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