頻率計(jì)數(shù)器的工作原理和發(fā)展

數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量?jī)x器。并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，頻率的測(cè)量就顯得更為重要，本文主要介紹頻率計(jì)的工作原理。

1、頻率計(jì)是什么

頻率計(jì)又叫頻率計(jì)數(shù)器，是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器，是一種常用的用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量?jī)x器。數(shù)字頻率計(jì)被測(cè)信號(hào)可以是方波、正弦波或其它周期性變化的信號(hào)。也可稱之為智能計(jì)數(shù)器，采用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率表。

頻率即是信號(hào)周期的倒數(shù)，也就是說，信號(hào)每單位時(shí)間完成周期的個(gè)數(shù)，一般取一秒為基本單位時(shí)間。

頻率計(jì)主要由四個(gè)部分構(gòu)成：時(shí)基（T）電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。

在數(shù)字電路中，頻率計(jì)屬于時(shí)序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計(jì)算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。不但要求電路產(chǎn)生頻率準(zhǔn)確的和穩(wěn)定度高的信號(hào)，而且能方便的改變頻率。

2、頻率計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

在市場(chǎng)中測(cè)量頻率的設(shè)備最常用的有有示波器，頻譜儀和頻率計(jì)數(shù)器三種，相比其它兩種，在測(cè)量頻率時(shí)頻率計(jì)是首選的設(shè)備，因?yàn)轭l率計(jì)不僅能快速準(zhǔn)確的捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化，測(cè)量精度也很高。

其中頻譜儀雖然可以準(zhǔn)確的測(cè)量頻率并顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜，但是相對(duì)測(cè)量速度較慢。示波器在進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)測(cè)量精度較低誤差較大。

因此頻率計(jì)數(shù)器被廣泛應(yīng)用于航天、航空、電子技術(shù)、測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域。

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，能夠快速捕捉到警惕振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計(jì)能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。頻率計(jì)數(shù)器在計(jì)量實(shí)驗(yàn)中，頻率計(jì)數(shù)器被用來各種電子測(cè)量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。頻率計(jì)數(shù)器子無線通訊測(cè)試中，頻率計(jì)既可以被用來對(duì)無線通訊基站的主時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，還可以被用來對(duì)無線電臺(tái)的跳頻信號(hào)和頻率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析。

它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)，方波信號(hào)以及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯式，測(cè)量迅速，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計(jì)。

3、頻率計(jì)的基本原理

數(shù)字頻率計(jì)的基本原理是用一個(gè)頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，對(duì)比測(cè)量其它信號(hào)的頻率。被測(cè)信號(hào)經(jīng)過放大整形電路的處理輸出計(jì)數(shù)器能夠接受的脈沖信號(hào)格式，頻率和被測(cè)信號(hào)的一樣。

放大整形電路的作用是，當(dāng)某些輸入信號(hào)的電壓較小時(shí)，使用放大電路對(duì)輸入的周期信號(hào)（正弦波、三角波）進(jìn)行放大，使得這些輸入的信號(hào)更容易測(cè)量。

通常情況下閘門時(shí)間越短，測(cè)的頻率值刷新就越快，但是測(cè)的頻率精度就會(huì)受影響，反之，當(dāng)我們對(duì)頻率值準(zhǔn)確度要求比較高時(shí)，就需要將閘門時(shí)間加長(zhǎng)，時(shí)間越長(zhǎng)得到的頻率值就越準(zhǔn)確，但是相對(duì)應(yīng)的每測(cè)一次頻率的間隔就越長(zhǎng)。閘門時(shí)間可以舉個(gè)例子來說明，例如閘門時(shí)間是1s是指計(jì)算每秒內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)。

數(shù)字頻率計(jì)的基本電路由輸入通道、時(shí)基產(chǎn)生與變化單元、主門、控制單元、計(jì)數(shù)及顯示單元組成。智能計(jì)數(shù)器對(duì)閘門時(shí)間內(nèi)累計(jì)待測(cè)輸入信號(hào)的振蕩次數(shù)或在待測(cè)時(shí)間間隔捏累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)的個(gè)數(shù)，進(jìn)行頻率、周期和時(shí)間間隔的測(cè)量。

閘門電路用來控制計(jì)數(shù)時(shí)間，由一個(gè)與非門構(gòu)成。與非門的一端由時(shí)基電路提供的秒脈沖輸入，另一端由待測(cè)信號(hào)整形后輸入。電路的工作原理為：時(shí)基電路提供的秒脈沖作為門控信號(hào)，當(dāng)門控信號(hào)為高電平時(shí)，閘門開通，整形后的脈沖信號(hào)經(jīng)過閘門進(jìn)入分頻電路；當(dāng)門控信號(hào)為低電平時(shí)，閘門關(guān)閉，禁止脈沖信號(hào)通過。

閘門電路用來控制計(jì)數(shù)時(shí)間，由一個(gè)與非門構(gòu)成。與非門的一端由時(shí)基電路提供的秒脈沖輸入，另一端由待測(cè)信號(hào)整形后輸入。電路的工作原理為：時(shí)基電路提供的秒脈沖作為門控信號(hào)，當(dāng)門控信號(hào)為高電平時(shí)，閘門開通，整形后的脈沖信號(hào)經(jīng)過閘門進(jìn)入分頻電路；當(dāng)門控信號(hào)為低電平時(shí)，閘門關(guān)閉，禁止脈沖信號(hào)通過。

時(shí)基電路是用來產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)是控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，其精度在很大程度上決定了頻率計(jì)的測(cè)量精度。例如：時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)T，其高電平持續(xù)時(shí)間為1s。當(dāng)1s信號(hào)到來時(shí)，閘門打開，被測(cè)脈沖信號(hào)通過閘門時(shí)計(jì)數(shù)器啟動(dòng)計(jì)數(shù)，1s信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器結(jié)束計(jì)數(shù)，同時(shí)保持原有的狀態(tài)不變。如果在閘門時(shí)間1s內(nèi)計(jì)數(shù)器記錄得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)頻率=NHz。邏輯控制電路的作用有二方面：

（1）產(chǎn)生鎖存脈沖，使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定顯示；

（2）產(chǎn)生清零脈沖，使計(jì)數(shù)器每次的測(cè)量從0開始計(jì)數(shù)。

4、頻率計(jì)的發(fā)展

在計(jì)數(shù)器問世之前，都是依靠頻率計(jì)完成對(duì)頻率的測(cè)量，而頻率計(jì)又是一種精度很低的協(xié)調(diào)裝置。頻率計(jì)數(shù)器是可以稱之為第一批

用數(shù)字方式對(duì)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行精密測(cè)量的第一批儀器之一。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，頻率計(jì)數(shù)器的各項(xiàng)功能也日漸成熟完善，除頻率測(cè)量外，大多數(shù)頻率計(jì)數(shù)器還綜合了以下功能：頻率比、時(shí)間間隔、周期、上升/下降時(shí)間、相位、占空比、正/負(fù)脈沖寬度、總和、峰值電壓以及時(shí)間間隔平均等。頻率計(jì)功能延伸的最高境界就是綜合了調(diào)制域分析儀的功能。

頻率計(jì)數(shù)器是用數(shù)字方式對(duì)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行精密測(cè)量的儀器，測(cè)量頻率、時(shí)間間隔、相位和對(duì)事件計(jì)數(shù)的特性，頻率計(jì)數(shù)器及其他同類產(chǎn)品為研發(fā)提供高精度和分析能力，為大批量生產(chǎn)提供高效率并為維修提供低成本和便攜性。

5、頻率計(jì)推薦

目前國(guó)產(chǎn)SYN5637型高精度頻率計(jì)數(shù)器測(cè)量范圍，測(cè)量精度，測(cè)量功能和穩(wěn)定性相對(duì)于傳統(tǒng)的頻率計(jì)有了很大的提高。該款頻率計(jì)標(biāo)配以恒溫晶振時(shí)基為基準(zhǔn)，頻率測(cè)量分辨率最高可達(dá)12位/秒，測(cè)量頻率可達(dá)24GHz，多種數(shù)據(jù)通信接口，直觀的數(shù)據(jù)分析和圖形顯示。如有需求可聯(lián)系我司工作人員。
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