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频率计工作原理介绍

同步天下

2020-06-15

来源：原创

数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要,本文主要介绍频率计的工作原理。

1、频率计是什么

频率计又叫频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，是一种常用的用数字显示被测信号频率的测量仪器。数字频率计被测信号可以是方波、正弦波或其它周期性变化的信号。也可称之为智能计数器，采用十进制数字显示被测信号频率表。

频率即是信号周期的倒数，也就是说，信号每单位时间完成周期的个数，一般取一秒为基本单位时间。

频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。

在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。不但要求电路产生频率准确的和稳定度高的信号，而且能方便的改变频率。

2、频率计数器的应用

在市场中测量频率的设备最常用的有有示波器，频谱仪和频率计数器三种，相比其它两种，在测量频率时频率计是**的设备，因为频率计不仅能快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，测量精度也很高。

其中频谱仪虽然可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但是相对测量速度较慢。示波器在进行频率测量时测量精度较低误差较大。

因此频率计数器被广泛应用于航天、航空、电子技术、测控等技术领域。

在传统的生产制造企业中，能够快速捕捉到警惕振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。频率计数器在计量实验中，频率计数器被用来各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。频率计数器子无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。

它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显式，测量迅速，精度高，显示直观，所以经常要用到数字频率计。

3、频率计的基本原理

数字频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其它信号的频率。被测信号经过放大整形电路的处理输出计数器能够接受的脉冲信号格式，频率和被测信号的一样。

放大整形电路的作用是，当某些输入信号的电压较小时，使用放大电路对输入的周期信号(正弦波、三角波)进行放大，使得这些输入的信号更容易测量。

通常情况下闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但是测的频率精度就会受影响，反之，当我们对频率值准确度要求比较高时，就需要将闸门时间加长，时间越长得到的频率值就越准确，但是相对应的每测一次频率的间隔就越长。闸门时间可以举个例子来说明，例如闸门时间是1s是指计算每秒内待测信号的脉冲个数。

数字频率计的基本电路由输入通道、时基产生与变化单元、主门、控制单元、计数及显示单元组成。智能计数器对闸门时间内累计待测输入信号的振荡次数或在待测时间间隔捏累计标准时间信号的个数，进行频率、周期和时间间隔的测量。

闸门电路用来控制计数时间，由一个与非门构成。与非门的一端由时基电路提供的秒脉冲输入，另一端由待测信号整形后输入。电路的工作原理为：时基电路提供的秒脉冲作为门控信号，当门控信号为高电平时，闸门开通，整形后的脉冲信号经过闸门进入分频电路；当门控信号为低电平时，闸门关闭，禁止脉冲信号通过。

时基电路是用来产生一个标准的时间信号，这个标准的时间信号是控制计数器的计数标准时间，其精度在很大程度上决定了频率计的测量精度。例如：时基电路提供标准时间信号 T，其高电平持续时间为1s。当 1s 信号到来时，闸门打开，被测脉冲信号通过闸门时计数器启动计数，1s信号结束时闸门关闭，计数器结束计数，同时保持原有的状态不变。如果在闸门时间 1s 内计数器记录得的脉冲个数为 N，则被测信号频率 =NHz。逻辑控制电路的作用有二方面：

（1）产生锁存脉冲，使显示器上的数字稳定显示；

（2）产生清零脉冲，使计数器每次的测量从 0 开始计数。

4、频率计的发展

在计数器问世之前，都是依靠频率计完成对频率的测量，而频率计又是一种精度很低的协调装置。频率计数器是可以称之为第一批

用数字方式对信号参数进行精密测量的第一批仪器之一。

随着电子技术的发展，频率计数器的各项功能也日渐成熟完善，除频率测量外，大多数频率计数器还综合了以下功能:频率比、时间间隔、周期、上升/下降时间、相位、占空比、正/负脉冲宽度、总和、峰值电压以及时间间隔平均等。频率计功能延伸的最高境界就是综合了调制域分析仪的功能。

频率计数器是用数字方式对信号参数进行精密测量的仪器，测量频率、时间间隔、相位和对事件计数的特性，频率计数器及其他同类产品为研发提供高精度和分析能力，为大批量生产提供高效率并为维修提供低成本和便携性。