1、等精度频率测量解析
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B通道的被测信号所控制。当无噪声干扰时，主门开启时间刚
好等于一个被测信号的周期Tx。如果被测信号受到干扰，当信
号通过B通道时，将会使整形电路（施密特触发器）出现超前 或滞后触发，致使整形后波形的周期与实际被测信号的周期发
生偏离Δ Tx ，引起所谓的触发误差（或转换误差）。 经推导，
触发误差Δ Tx/Tx的大小为
（2）直接周期测量
N 1 N 100 % 100 % N N
当被测信号的频率较低时，采用直接测 频方法 由量化误差引起的测频误差太大， 为提高测低频时的准确度，应先测周期 Tx，然后计算fx=1/Tx。
TX = N T0 / k
数字频率计测周期的原理框图如图所示。被测 信号经放大整形电路变成方波，加到门控电路产 生闸门信号，如Tx=10ms，则闸门打开的时间 也为10ms，在此期间内，周期为Ts的标准脉冲 通过闸门进入计数器计数。若TS＝1uS，则计数 器计得的脉冲N=TX/TS=10000个。若以毫秒 (ms) 为单位，则显示器上的读数为10.000。
以上分析可见，频率计测周期的基本原 理正 好与测频相反，即被测信号用来控制 闸电路的开 通与关闭，标准时基信号作为 计数脉冲。
1) 测周量化误差。
T
Tx
N
N
100 %
1 100 % N
1 100 % f C Tx
2).
当进行周期等功能的测量时，门控双稳的门控信号由通过
• （2） 外差法： • （3） 示波法：
• （4） 电子计数器法：
1. 1 频率测量 数字频率计是用于测量信号频率的电路。测量信号的频 率参数是最常用的测量方法之一。实现频率测量的方法比较
多， 在此我们主要介绍三种常用的方法： 时间门限测量法、
标准频率比较测量法、等精度测量法。 1.1.1 (1) 直接频率测量 在一定的时间门限 T 内，如果测得输入信号的脉冲数为 N ， 设待测信号的频率为fx，则该信号的频率为
1 f T
• （1） 谐振法：
利用LC回路的谐振特性进行测频(如谐振 式波长表 可测无源 LC 回路的 固有谐振频率 ） , 测频范围为 0.5~1500 MHz。 改变标准信号频率，使它与被测信号混 合，取其差频，当差频为零时读取频率。这种外差式频率计可 测高达3000 MHz的微弱信号的频率，测频精确度为10-6左右。 在示波器上根据李沙育图形或信号波形 的周期个数进行测频。这种方法的测量频率范围从音频到高频 信号皆可。 直接计数单位时间内被测信号 的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度 高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。
测 周 量 化 误 差
－ 1
－ 2
－ 3
0 .1 s 10 ns 时 标 1 ns
－ 4
－ 5
1 0－ 1 0－ 1 0－
6
7
8
1 Hz
1 k Hz 被 测 频f x 率
1 MHz
1 0 0 MHz
很显然，当被测信号频率fx＞fxm 时，宜采用测频的方法， 当被测信号的频率fx＜fxm时， 宜采用测周的方法。
闸门 开启时T 间 脉冲 数 N＝ 8
如图所示，虽然闸门开启时间都为T，但
因为闸门开启时刻不一样，计数值一个 为9，另一个却为8，两个计数值相差1。
量化误差的相对误差为:
1 N 100% 100% N N 1 100% f C Tx
不管计数N是多少，ΔN的最大值都为±1。 因此，为了减少最大计数误差对测量精度的影响， 仪器使用中采取的技术措施是：尽量使计数值N 大。使ΔN ／N 误差相应减少。例如在测频时， 应尽量选用大的闸门时间；
N1 N 2 fx f0
从上式可得出待测信号的频率公式为
N1 fx f0 N2
标准频率比较测量法对测量时产生的时间门限的精度 要求不高，对标准频率信号的频率准确度和频率的稳定度 要求较高，标准信号的频率越高，测量的精度就比较高。 该方法的测量时间误差与时间门限测量法的相同，可能的
电子仪器仪表设计
1.等精度频率测量 2.电气参数测试 3.元器件参数测试
第1章 数字频率计的设计
频率、时间的应用与人们日常生活息息相关， 而在当代高科技中显得尤为重要。例如,邮电通讯， 大地测量，地震预报，人造卫星、宇宙飞船、航天 飞机的导航定位控制等都与频率、时间密切相关， 因此准确测量时间和频率是十分重要的。
Tx 1 Un Tx 2 π Um
周期测量误差表达式如下
(3)中界频率
测频误差及测周 10 误差与被测信号频率 10 的关系如图示，图中 10 测频和测周两条误差 曲线交点所对应的频 1 0 率称中界频率fxm 。 1 0
N
N
测 频 量 化 误 差 闸 门 T ＝ 0 .1 s 1 s 10 s
N fx Hale Waihona Puke BaiduT
T 计 数 (脉 冲 )信 号 门控信号 & 至计数器
T
改变时间T，则可改变测量频率范围。例如，当T=1s, 则 fx=N(Hz) ； T=1ms ，则 fx=N(kHz) 。此方法的原理框图如图 所示，时序波形图如图所示。
测频原理框图
测频时序波形图
1） 量化误差
计数 脉冲
闸门 开启时T 间 脉冲 数 N＝ 9
N
2).
标准频率误差在测频时取决于闸门时间的
准确度。由于闸门时间和时标均由晶体振荡器
多次倍频或分频获得，因此，通用计数器有关
功能的标准频率误差就是指通用计数器内（或
外部接入）的晶体振荡器的准确度Δ f0/f0。
通过上述分析，可得频率测量误差表达式如下：
1 N f 0 f x f 0 N T f fx f f 0 g x 0
但是，还存在两个问题： ①、该方法不能直接读出被测信号的频率值或周期值； ②、在中界频率附近，仍不能达到较高的测量精度。 若采用多周期同步测量方法，便可解决上述问题。
1.1.2 用两组计数器在相同的时间门限内同时计数，测 得待测信号的脉冲个数为N1、已知的标准频率信号的 脉冲个数为 N2 ，设待测信号的频率为 fx, 已知的标准 频率信号的频率为 f0；由于测量时间相同，则可得到 如下等式：
好等于一个被测信号的周期Tx。如果被测信号受到干扰，当信
号通过B通道时，将会使整形电路（施密特触发器）出现超前 或滞后触发，致使整形后波形的周期与实际被测信号的周期发
生偏离Δ Tx ，引起所谓的触发误差（或转换误差）。 经推导，
触发误差Δ Tx/Tx的大小为
（2）直接周期测量
N 1 N 100 % 100 % N N
当被测信号的频率较低时，采用直接测 频方法 由量化误差引起的测频误差太大， 为提高测低频时的准确度，应先测周期 Tx，然后计算fx=1/Tx。
TX = N T0 / k
数字频率计测周期的原理框图如图所示。被测 信号经放大整形电路变成方波，加到门控电路产 生闸门信号，如Tx=10ms，则闸门打开的时间 也为10ms，在此期间内，周期为Ts的标准脉冲 通过闸门进入计数器计数。若TS＝1uS，则计数 器计得的脉冲N=TX/TS=10000个。若以毫秒 (ms) 为单位，则显示器上的读数为10.000。
以上分析可见，频率计测周期的基本原 理正 好与测频相反，即被测信号用来控制 闸电路的开 通与关闭，标准时基信号作为 计数脉冲。
1) 测周量化误差。
T
Tx
N
N
100 %
1 100 % N
1 100 % f C Tx
2).
当进行周期等功能的测量时，门控双稳的门控信号由通过
• （2） 外差法： • （3） 示波法：
• （4） 电子计数器法：
1. 1 频率测量 数字频率计是用于测量信号频率的电路。测量信号的频 率参数是最常用的测量方法之一。实现频率测量的方法比较
多， 在此我们主要介绍三种常用的方法： 时间门限测量法、
标准频率比较测量法、等精度测量法。 1.1.1 (1) 直接频率测量 在一定的时间门限 T 内，如果测得输入信号的脉冲数为 N ， 设待测信号的频率为fx，则该信号的频率为
1 f T
• （1） 谐振法：
利用LC回路的谐振特性进行测频(如谐振 式波长表 可测无源 LC 回路的 固有谐振频率 ） , 测频范围为 0.5~1500 MHz。 改变标准信号频率，使它与被测信号混 合，取其差频，当差频为零时读取频率。这种外差式频率计可 测高达3000 MHz的微弱信号的频率，测频精确度为10-6左右。 在示波器上根据李沙育图形或信号波形 的周期个数进行测频。这种方法的测量频率范围从音频到高频 信号皆可。 直接计数单位时间内被测信号 的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度 高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。
测 周 量 化 误 差
－ 1
－ 2
－ 3
0 .1 s 10 ns 时 标 1 ns
－ 4
－ 5
1 0－ 1 0－ 1 0－
6
7
8
1 Hz
1 k Hz 被 测 频f x 率
1 MHz
1 0 0 MHz
很显然，当被测信号频率fx＞fxm 时，宜采用测频的方法， 当被测信号的频率fx＜fxm时， 宜采用测周的方法。
闸门 开启时T 间 脉冲 数 N＝ 8
如图所示，虽然闸门开启时间都为T，但
因为闸门开启时刻不一样，计数值一个 为9，另一个却为8，两个计数值相差1。
量化误差的相对误差为:
1 N 100% 100% N N 1 100% f C Tx
不管计数N是多少，ΔN的最大值都为±1。 因此，为了减少最大计数误差对测量精度的影响， 仪器使用中采取的技术措施是：尽量使计数值N 大。使ΔN ／N 误差相应减少。例如在测频时， 应尽量选用大的闸门时间；
N1 N 2 fx f0
从上式可得出待测信号的频率公式为
N1 fx f0 N2
标准频率比较测量法对测量时产生的时间门限的精度 要求不高，对标准频率信号的频率准确度和频率的稳定度 要求较高，标准信号的频率越高，测量的精度就比较高。 该方法的测量时间误差与时间门限测量法的相同，可能的
电子仪器仪表设计
1.等精度频率测量 2.电气参数测试 3.元器件参数测试
第1章 数字频率计的设计
频率、时间的应用与人们日常生活息息相关， 而在当代高科技中显得尤为重要。例如,邮电通讯， 大地测量，地震预报，人造卫星、宇宙飞船、航天 飞机的导航定位控制等都与频率、时间密切相关， 因此准确测量时间和频率是十分重要的。
Tx 1 Un Tx 2 π Um
周期测量误差表达式如下
(3)中界频率
测频误差及测周 10 误差与被测信号频率 10 的关系如图示，图中 10 测频和测周两条误差 曲线交点所对应的频 1 0 率称中界频率fxm 。 1 0
N
N
测 频 量 化 误 差 闸 门 T ＝ 0 .1 s 1 s 10 s
N fx Hale Waihona Puke BaiduT
T 计 数 (脉 冲 )信 号 门控信号 & 至计数器
T
改变时间T，则可改变测量频率范围。例如，当T=1s, 则 fx=N(Hz) ； T=1ms ，则 fx=N(kHz) 。此方法的原理框图如图 所示，时序波形图如图所示。
测频原理框图
测频时序波形图
1） 量化误差
计数 脉冲
闸门 开启时T 间 脉冲 数 N＝ 9
N
2).
标准频率误差在测频时取决于闸门时间的
准确度。由于闸门时间和时标均由晶体振荡器
多次倍频或分频获得，因此，通用计数器有关
功能的标准频率误差就是指通用计数器内（或
外部接入）的晶体振荡器的准确度Δ f0/f0。
通过上述分析，可得频率测量误差表达式如下：
1 N f 0 f x f 0 N T f fx f f 0 g x 0
但是，还存在两个问题： ①、该方法不能直接读出被测信号的频率值或周期值； ②、在中界频率附近，仍不能达到较高的测量精度。 若采用多周期同步测量方法，便可解决上述问题。
1.1.2 用两组计数器在相同的时间门限内同时计数，测 得待测信号的脉冲个数为N1、已知的标准频率信号的 脉冲个数为 N2 ，设待测信号的频率为 fx, 已知的标准 频率信号的频率为 f0；由于测量时间相同，则可得到 如下等式：