电子技术课心得体会_数字频率计_数字频率计设计总结(3)

(3)计数显示电路。简单地说，这部分电路的作用就是计数被测周期信号重复的次数，显示被测信号的频率，它一般由计数电路，控制（逻辑）电路、译码器和显示器组成。在控制(逻辑)电路的控制下，计数器对主门输出的计数脉冲实施二进制计数，其输出经译码器转换为十进制计数，输出到数码管或显示器显示。因时基T都是10的整次幂倍秒，所以显示出的十进制就是被测信号的频率，其单位可能是Hz、KHz、MHz。这部分电路中的逻辑控制电路用来控制计数器的工作程序（准备→计数→显示→复零→准备下一次测量）。逻辑控制电路一般由若干门电路和触发器组成的时序逻辑电路构成。时序逻辑电路的时基也由闸门脉冲提供。

电子计数器的测频原理实质上是以比较法为基础的，他将被测信号频率fx和已知的时基信号频率fc相比，将相比的结果以数字的形式显示出来。

如图a所示，是数字频率计的组成框图。被测信号v经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号I，其频率与被测信号的频率f相同，时基电路提供标准时间基准信号II,其高电平持续时间t=1s，当1s信号到来时，闸门开通，被测信号脉冲通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束时闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s内计数器所得的脉冲个数为N，被测信号频率f=N（HZ）。逻辑控制电路的作用有二个：一个是产生所存脉冲IV，使显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲V，使计数器每次测量从0开始计数。各信号之间的时序关系如图(b)。

（a）组成框图 (b)波形关系

3.2数字频率计的主要技术指标

(1)频率准确度 一般用相对误差来表示，即，式中为量化误差（即个字误差），是数字仪器特有的误差。当闸门时间T准确度决定， 。

（2）频率测量范围在输入电压符合规定要求值时，能够正常进行测量的频率区间称为频率测量范围，频率测量范围主要由放大整形电路的频率响应选定后，越低，量化误差越大；为闸门时间相对误差，主要由时基电路标准频率的决定。

（3）数字显示位数 频率计的数字显示位数决定了频率计的分辨率，位数越多，分辨率越高。

（4）测量时间 频率计完成一次测量所需要的时间，包括准备、计数、锁存和复位时间。

3.3误差分析计算

在测量中，误差分析计算是必不可少的。数字频率计设计总结从理论上来讲，不管对什么物理量的测量，不管采用什么样的测量方法。只要进行测量，就有误差存在。误差分析的目的就是要找出引起测量误差的主要原因，从而有针对性的采取有效措施，减小测量误差，提高测量的精确度。

下面我们来分析电子计数测频的测量误差。

若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则根据频率的定义可知该信号的频率为

(3.3-1)

通常T取1s或其他十进制10s、0.1s、0.01s等。将式（3.3—1）中的T、N均视为变量，按复合函数求导规则运算，得,再用增量符号代替微分符号，并考虑 关系，得(3.3-2)

从式（3.3—2）可以看出：电子计数测量频率方法引起的频率测量相对误差，由计数器累计脉冲数相对误差和标准时间相对误差二部分组成。因此，对这二种相对误差我们可以分别加以讨论，然后相加得到总的频率测量相对误差。

（1）量化误差—1误差

在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的关系是不相关的，即它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样即便在相同的主门开启时间T（先假定标准时间相对误差为零）内，计数器所计得的数也不一定相同，这便是量化误差（又称脉冲计数误差）。即误差产生的原因。

图3.3-2 脉冲计数误差示意图

图3.3-2中T为计数器的开启时间，为被测信号周期，为主门开启时刻至第一个计数脉冲前沿的时间（假设计数脉冲前沿使计数器翻转计数），为闸门关闭时刻至下一个计数脉冲前沿的时间。设计数值为N（处在T区间之内窄脉冲个数，图5.2-2中N=6）,由图5.2-2可见