數(shù)字頻率計賽題的分析(編輯修改稿)
2025-02-14 18:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 減小計數(shù)誤差（ ）的思路 NN?NN?NN?減小計數(shù)誤差是本次設(shè)計中需要重點考慮的問題！ ③ 計數(shù)誤差的分析 頻率測量時，計數(shù)誤差與被測信號頻率成反比。 例如，若閘門時間 T=1s，當被測信號頻率為 100kHz，計數(shù)值為 100000，計數(shù)誤差為 105；但當被測信號頻率分別為 10Hz時，其計數(shù)誤差為 101。 頻率測量實現(xiàn)原理（傳統(tǒng)方法） ③ 計數(shù)誤差的分析 周期測量時，計數(shù)誤差與被測信號周期成正比（與頻率成反比）。 例如，若時標取 T0=1181。s，則當被測信號周期為 100ms（ f =10Hz）時，計數(shù)值為 100000，其計數(shù)誤差為 105；但當被測信號周期分別為10181。s（ f =100kHz ）時，其計數(shù)誤差 101。 周期測量實現(xiàn)原理（傳統(tǒng)方法） 在頻率測量時，當被測信號頻率較高時，直接測其頻率；當被測信號頻率較低時，先測其周期，然后再換算其頻率值。 測量誤差與被測頻率的大小有關(guān)，且最低測量誤差受中介頻率的限制。 頻率和周期測量設(shè)計方案 （主要考慮計數(shù)誤差的影響） ： 方案一，基于傳統(tǒng)頻率與周期的測量方法 方案二，多周期同步測量方法（倒數(shù)計數(shù)器法） ? 被測信號脈沖先同步再計數(shù)； ? 設(shè)兩個計數(shù)器，分別測量被測脈沖個數(shù)及閘門時間的大小。 測量精度高，且與被測頻率的大小無關(guān)，實現(xiàn)了“等頻率”測量。 同步電路 同步原理 由于Ｄ觸發(fā)器的同步作用，計數(shù)器 Ⅰ 所記錄的 NA已不存在 177。 1 字誤差的影響。 但是，實際的閘門時間Ｔ已不等于預置的閘門時間 TP。因此，還需要同時測量實際的閘門時間Ｔ的大小。 Ｄ觸發(fā)器的功能：對應 CK 端上升沿，Ｄ端的信號傳送到Ｑ端。 TP T 為了測量實際的閘門時間 T，設(shè)置了計數(shù)器 Ⅱ ，并用標準時鐘 f0 進行計數(shù)來確定實際閘門時間 T的大小。 ? 計數(shù)器 Ⅰ 的累計數(shù) NA＝ fx T； T= NA / fx ? 計數(shù)器 Ⅱ 的累計數(shù) NB＝ f0 T； T= NB / f0 聯(lián)立上兩式，得 0fNNf BAx ?? 計數(shù)器 Ⅱ 記錄的 NＢ 值仍存在177。 1字誤差的影響，但由于時鐘頻率很高， 177。 1字誤差的影響很小。 取時鐘頻率 f0= 100MHz，則由177。 1字引起的相對誤差為 108。該誤差與被測信號的頻率無關(guān)，且在全頻段的測量精度是均衡的。 100MHz 時標電路 2． 頻率和周期的測量 ? 頻率計的三類測量誤差 ① 標準頻率誤差： ② 觸發(fā)誤差： θ = 10R/20，其中Ｒ為 信噪比 。 ③ 計數(shù)誤差： ，其中△ Ｎ ＝ 177。 1。 00ff?NN?? 參賽 作品 概況 ① 獲全國獎的作品均采用了 晶體振蕩器（或 帶 溫補的 晶體振蕩器），其準確度 一般可以達到 105及 以上，其標準 頻率誤差 可忽略。 ② 獲 全國獎的 作品大部分都采用了多周期同步測量方法，因而大幅度較低了觸發(fā)誤差和計數(shù)誤差的影響。 ③ 除通道電路和控制電路，測量電路幾乎都在 FPGA 的芯片中完成。 ３．時間間隔的測量（相位測量） a．方波，頻率范圍為 100Hz～ 1MHz；峰峰值電壓范圍為 50mV～ 1V； c．被測時間間隔的范圍為 ～ 100ms； d．測量誤差的絕對值不大于 102。 晶振 分頻 、 倍頻 閘門計數(shù) 、 顯示T 0門控T A Bt At BA 通道B 通道t At BA 信號B 信號單周期測量方案（傳統(tǒng)方法） 當晶振頻率不變情況下，被測時間間隔越小，計數(shù)誤差就越大 精度最差的測試點： 被測時間間隔為 （ 100ns），晶振頻率（ fs）為 100MHz（ T0=10ns）時，由 177。 1字誤差引起的誤差為 101，不能能達到 102。 注：要求 A、 B通道電路性能一致 ! 100MHz ３．時間間隔的測量（相位測量） 提高 TAB 測量精度的方法（思路） ① 當采用單周期測量的傳統(tǒng)方法時，應盡量提高晶振的頻率 設(shè)計測時間間隔為 （ 100ns）， 當晶振頻率為 10MHz（ T0=100ns）時，由 177。 1字誤差引起的誤差為 100%， 當晶振頻率為 100MHz（ T0=10ns）
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