频率计测试中的精度计算
等精度频率计
end shuchu;
architecture a of shuchu is
begin
process (data1,data2,data3,data4,data5,data6,data7,data8,data9,data10)
signal c: std_logic;
begin
process (clk,nr)
begin
if nr = '1' then
f<=0;c<='0';
elsif (clk'event and clk = '1')then
if f<9999 then
f<=f+1;
else
f<=0;
c<= not c;
end if;
关键字：
频率、周期、标准时钟、乘除运算、分频、十进制显示、锁存
方案比较：
（1）用单片机实现：
等精度数字频率计涉及到的计算包括加，减，乘，除，耗用的资源比较大，用一般中小规模CPLD/FPGA芯片难以实现。因此，我们选择单片机和CPLD/FPGA的结合来实现。电路系统原理框图如图所示，其中单片机完成整个测量电路的测试控制，数据处理和显示输出；CPLD/FPGA完成各种测试功能；键盘信号由AT89C51单片机进行处理，它从CPLD/FPGA读回计数数据并进行运算，向显示电路输出测量结果；显示器电路采用七段LED动态显示，由8个芯片74LS164分别驱动数码管。
为了节省资源改进了除法器进制转化模块，说明如下：
被除数
序号
10进制
频率的测量实验方法与设备选择指南
频率的测量实验方法与设备选择指南频率的测量是电子工程中的一个重要环节。
无论是在通信领域、无线电领域还是其他电子设备的研发过程中，频率的准确测量都是至关重要的。
本文将介绍一些常用的频率测量实验方法，并提供一些选择频率测量设备的指南。
一、频率测量实验方法频率测量方法有很多种，下面将介绍其中的几种常用方法：1. 直接计数法：这是一种简单且常用的测量方法。
它通过计数信号周期数来得到频率。
首先需要选择一个计数时间，然后将计数器与待测信号连接。
在计数时间结束后，通过计算周期数和计数时间的比值，即可得到频率的测量结果。
2. 相位比较法：这是一种高精度的测量方法。
它利用信号的相位来进行测量。
具体操作是将待测信号与一个准确的参考信号进行比较，通过比较过程中相位差的变化，可以计算出待测信号的频率。
3. 干涉法：这是一种基于光学原理的测量方法。
它利用干涉现象来进行频率测量。
通常使用的设备是干涉仪，通过观察干涉条纹的变化来计算频率。
4. 快速傅里叶变换法：这种方法适用于对复杂信号进行频谱分析。
它通过对信号进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域，从而得到频率分量的信息。
二、频率测量设备选择指南在选择频率测量设备时，需要考虑以下几个因素：1. 测量范围：根据实际需求确定测量范围。
不同的设备有不同的测量范围，需要根据待测信号的频率确定所需的测量范围。
2. 精度要求：根据实际应用的精度要求选择设备。
精度是决定设备性能好坏的重要指标之一，对于一些要求高精度的应用，选择具有高精度的设备是必要的。
3. 设备类型：根据实验需求选择合适的设备类型。
常见的频率测量设备有频率计、频谱分析仪、干涉仪等。
根据实验的要求，选择最适合的设备类型。
4. 使用便捷性：考虑设备的使用便捷性。
一些设备可能需要复杂的设置和操作，对于初学者来说可能不太友好。
因此，选择操作简单、易于使用的设备会提高工作效率。
总之，频率的测量在电子工程中占据重要地位，选择合适的测量方法和设备对于实验结果的准确性和工作效率至关重要。
等精度频率计
第13章 等精度数字频率计的设计与分析
数 码 显 示 LED×8
P0
8
P3.0～ P3.1
P2
8
AT89C51
单片机
RET
显 示 驱 动 74LS164×8
待测信号
信号放大与
TCLK
整形电路
CPLD/FPGA BCLK 50 MHz晶 振
复位
P1.0～ P1.3
占空比
脉宽
周期
频率
电源
图13.3 等精度数字频率计电路系统原理框图
(13.4)
第13章 等精度数字频率计的设计与分析
可分别推得
fx
fs
Nx Ns
fxe
fs Ns
Nx Δet
根据相对误差的公式有
fxe fxe fx
fxe
fxe
(13.5) (13.6) (13.7)
第13章 等精度数字频率计的设计与分析
经整理可得到
f xe et f xe N s
因Δet≤1，故Δet/Ns≤1/Ns，即
1．测频/测周期的实现 (1) 令TF=0，选择等精度测频，然后在CONTRL的 CLR端加一正脉冲信号以完成测试电路状态的初始化。 (2) 由预置门控信号将CONTRL的START端置高电 平，预置门开始定时，此时由被测信号的上沿打开计 数器CNT1进行计数，同时使标准频率信号进入计数器 CNT2。
f xe
1
f xe ≤ N s
Ns=Tprfs
(13.8) (13.9)
第13章 等精度数字频率计的设计与分析
2．周期测量模块
(1) 直接周期测量法：用被测信号经放大整形后形成 的方波信号直接控制计数门控电路，使主门开放时间 等于信号周期Tx，时标为Ts的脉冲在主门开放时间进入 计数器。设在Tx期间计数值为N，可以根据以下公式来 算得被测信号周期：
莱斯特pcb频率计
莱斯特pcb频率计1. 简介莱斯特pcb频率计是一种用于测量电路中频率的仪器，特别适用于PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）领域。
它能够精确测量电路中的频率，并提供数字显示结果。
2. 工作原理莱斯特pcb频率计通过采用计时器和晶振两个主要组件实现频率测量。
其工作原理如下：1.计时器：该电路以固定的时间间隔触发计数器计数。
这个时间间隔由晶振提供的振荡信号决定。
计时器将计数结果存储在一个寄存器中。
2.晶振：晶振是一个具有稳定频率的振荡器。
它提供连续的振荡信号作为计时器的计时基准。
3.计数：计时器随着晶振的振荡，不断递增计数。
当计时器的计数达到一个固定的阈值时，计数器会停止计数，并将结果存储在寄存器中。
4.频率计算：通过测量计时器在固定时间间隔内计数的次数，可以计算出电路的频率。
频率计算公式为：频率 = 计数次数 / 时间间隔。
3. 特点莱斯特pcb频率计具有以下特点：3.1 精准测量莱斯特pcb频率计采用高精度计时器和稳定的晶振，可以实现对电路频率的精确测量。
精确的测量结果对于PCB电路设计和调试非常重要。
3.2 数字显示莱斯特pcb频率计通过数码显示器将测量结果以数字形式直观地呈现给用户。
这种显示方式易于读取，提高了工作效率。
3.3 可调时间间隔莱斯特pcb频率计可以根据需要调整测量的时间间隔。
较短的时间间隔可以提供更高的测量精度，适用于高频电路的测量；较长的时间间隔则适用于低频电路的测量。
3.4 便携式设计莱斯特pcb频率计采用便携式设计，体积小巧，重量轻。
用户可以随身携带，并在需要时进行频率测量，在现场使用非常方便。
3.5 多种测量功能莱斯特pcb频率计不仅可以测量单一频率信号，还可以测量具有复杂波形的多频率信号。
它支持多种测量功能，如平均测量、峰值测量等，满足不同使用场景的需求。
4. 使用方法莱斯特pcb频率计的使用方法如下：1.连接电路：将待测电路与频率计进行正确连接，确保信号传输畅通。
高精度频率计原理
高精度频率计原理频率计是一种用于测量信号频率的仪器。
在各个领域中，频率计都扮演着十分重要的角色，如通信、无线电、音频等。
高精度频率计是一种能够提供更加准确测量结果的频率计。
高精度频率计的原理基于稳定参考信号和被测信号之间的相位差。
其核心组成部分是锁相环电路（PLL）。
PLL是一种反馈控制系统，能够将输入信号的相位和频率与参考信号同步。
高精度频率计利用PLL的工作原理来实现频率测量。
高精度频率计的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 参考信号产生：高精度频率计需要一个稳定的参考信号作为基准。
常见的参考信号源包括晶振、GPS、铯钟等。
这些信号源能够提供非常高的稳定性和精度。
2. 锁相环电路：高精度频率计通过锁相环电路将参考信号和被测信号进行比较。
锁相环电路由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（VCO）和频率分频器组成。
相位比较器将参考信号和被测信号进行相位比较，输出相位差信号；低通滤波器用于滤除高频噪声，使输入信号更加稳定；VCO根据相位差信号调整输出频率，使其与参考信号同步；频率分频器用于将输出信号分频，以便后续处理。
3. 频率计数器：频率计数器用于测量被测信号的频率。
它通过计算被测信号经过频率分频器后的脉冲数量来确定频率。
频率计数器的精度决定了高精度频率计的测量精度。
4. 数字信号处理：高精度频率计通常会对测量结果进行数字信号处理，以提高测量精度。
数字信号处理可以包括滤波、平均、校准等过程。
滤波可以去除信号中的噪声成分，平均可以降低随机误差，校准可以校正系统的非线性误差。
高精度频率计的优势在于其稳定性和精度。
通过使用稳定的参考信号和高精度的频率计数器，高精度频率计能够实现对信号频率的准确测量。
在实际应用中，高精度频率计常用于频谱分析仪、通信设备、科学研究等领域。
总结起来，高精度频率计通过锁相环电路和频率计数器实现对信号频率的测量。
其原理是基于稳定参考信号和被测信号之间的相位差。
通过使用稳定的参考信号和高精度的频率计数器，高精度频率计能够提供更加准确的测量结果。
频率测量原理与公式
频率测量原理与公式1. 引言频率是指在单位时间内一个事件发生的次数。
频率测量是电子学、通信等领域中常见的任务之一。
在频率测量中，我们需要根据某个事件发生的次数来计算其频率。
本文将介绍频率测量的基本原理和相关公式。
2. 频率测量原理频率测量的原理基于以下两个关键概念：2.1 事件计数为了测量频率，我们首先需要对事件进行计数。
事件计数可以通过使用计数器来实现。
计数器可以根据事件的触发信号进行累加，从而统计事件发生的次数。
2.2 时间测量除了事件计数外，我们还需要测量时间。
时间测量可以通过使用定时器来实现。
定时器可以测量事件之间的时间间隔。
通过将事件计数和时间测量结合起来，我们就可以计算出频率。
3. 频率计算公式频率的计算是基于事件计数和时间测量的结果进行的。
以下是常用的频率计算公式：3.1 平均频率平均频率是指单位时间内事件发生的平均次数。
计算平均频率的公式如下：\[f_{avg} = \frac{N}{T}\]其中，\(f_{avg}\) 表示平均频率，\(N\) 表示事件计数，\(T\) 表示时间测量结果。
3.2 瞬时频率瞬时频率是指某一瞬间事件发生的频率。
瞬时频率的计算公式如下：\[f_{inst} = \frac{1}{\Delta t}\]其中，\(f_{inst}\) 表示瞬时频率，\(\Delta t\) 表示事件之间的时间间隔。
4. 总结频率测量是通过事件计数和时间测量来实现的。
平均频率和瞬时频率是常用的频率计算公式。
通过了解频率测量的原理和公式，我们可以更好地进行频率测量任务的设计和实施。
等精度频率计
精度频率计的设计一摘要本设计是基于MCS-51单片机的等精度频率计。
输入信号为峰峰值5v的正弦信号，频率测量范围10HZ~100MHZ ，频率测量精度为0.1%。
采用1602液晶显示器显示测量结果。
信号源由PROTEUS 的虚拟信号发生器产生。
二关键词频率计等精度单片机分频三设计原理与总体方案测量一个信号的频率有两种方法：第一种是计数法，用基准信号去测量被测信号的高电平持续的时间，然后转换成被测信号的频率。
第二种是计时法，计算在基准信号高电平期间通过的被测信号个数。
根据设计要求测量10HZ~100MHZ的正弦信号，首先要将正弦信号通过过零比较转换成方波信号，然后变成测量方波信号。
如果用第一种方法，当信号频率超过1KHZ的时候测量精度将超出测量极度要求，所以当被测信号的频率高于1KHZ的时候需要将被测信号进行分频处理。
如果被测信号频率很高需要将被测信号进行多次分频直到达到设计的精度要求。
根据设计要求用单片机的内部T0产生基准信号，由INTO输入被测信号，通过定时方式计算被测信号的高电平持续时间。
通过单片机计算得出结果，最后有1062液晶显示器显示测量结果。
等精度频率计的系统设计框架如下图1所示。
图1 等精度频率计系统设计框图四芯片以及电路介绍硬件电路主要分为信号转换电路、分频电路、数据选择电路、单片机系统和显示电路五部分。
电平转换电路：要将正弦信号转换成方波信号可以用过零比较电路实现。
正弦信号通过LM833N与零电平比较，电压大于零的时候输出LM833N的正电源+5V，电压小于零的时候输出负电源0V。
具体电路如图2所示。
图2信号转换电路分频电路：分频电路采用十进制的计数器74HC4017来分频，当被测信号脉冲个数达到10个时74HC4017产生溢出，C0端输出频率为输入频率的1/10，达到十分频的作用。
如果当频率很高是需要多次分频只需将多片74HC4017级联就可以了。
74HC4017时序图如图3所示，系统分频电路如图4所示。
100MHz等精度频率计设计(基于某VerilogHDL)
某某：X中权学号：152210303127班级：电子1班数电课设报告100MHz等精度频率计设计〔基于Verilog HDL〕一、设计要求：提供一个幅值为10mV ~ 1 V，频率为 1 ~ 100MHz的正弦信号，需测试以下指标：1.频率：测频X围 1Hz ~ 100MHz，测频精度为测频全域内相对误差恒为百万分之一。
2.占空比：测试精度 1% ~ 99%3.相位差：测试两个同频率的信号之间的相位差，测试X围 0 ~ 360 某某科技大学2017/10/12二、设计分析使用FPGA数字信号处理方法，首先需要将正弦信号转换成可读取的数字方波信号，再经过FPGA 设计计算得出所需测量值。
三、模电局部首先选择比拟器，对于 100 MHz 信号，比拟器灵敏度需要达到5ns内，TI公司的LTV3501灵敏度为4.5ns，符合要求由TLV3501数据手册得知：当频率低于 50MHz 的时候，正弦波的峰峰值需大于 20mV，频率高于50MHz时，峰峰值需大于 1V。
然后需要选择放大器，当正弦波幅值为 10mV时，放大倍数需大于35。
方法通过二级放大，一级用OPA847放大20倍，二级用OPA675放大8倍，得到总放大倍数160的正弦波。
经转换后的输出电压符合TTL电平要求，可以被识别出0和1。
四、数电局部开发板：Cyclone IV E: EP4CE6E22C8板载时钟为 50MHz，带4个按键和一个复位键〔按键按下为0，抬起为1〕，四个七段数码管〔共阳〕，FPGA的引脚可由杜邦线引出。
设计思路：测量频率：输入一个100MHz的基准频率，由计数器T1来计算基准频率的上升沿个数，即周期数。
输入一个被测信号，它由计数器T2来测量周期数。
两个信号在同一个使能信号EN〔使能信号时间为1~2s〕下开始计数，计数完后，存储计数结果，由〔T1 * 10〕可以算出具体的计数时间〔单位ns〕，再由(〔T1 * 10ns〕/T2 )*10^9可算得被测信号频率，单位Hz。
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频率计测试中的频率计测试中的精度精度精度计算计算
1. 背景
在测试测量中测试精度一直是最为关心的问题。
频率计作为高精度的频率和时间测试仪表，测试精度高于普通的频谱仪和示波器，所以测试精度的计算就更加为人关注。
影响测试精度，或者说产生误差的因素很多，而其中最主要的因素是仪表内部时基稳定度、分辨率、触发精度及内部噪声等。
频率计可以用来测试如频率、周期、相位、脉冲等，而其中频率和周期的测试占有绝大部分比例，本文主要讨论频率和周期的测试精度计算问题。
2. 频率和周期的测试精度
频率和周期互为倒数，所以在频率计的测试中，频率和周期的误差计算方法是一样的。
从测试误差的产生来说主要有两类，一类是随机误差，一类是系统误差。
随机误差主要由于如噪声或者一些随机因素产生的误差，很难消除。
系统误差主要是由于测试方法、仪表设置或者仪表性能引起的误差。
不同的设备制造商都有自己的关于误差的计算方法，大同小异，本文论述泰克FCA3000系列频率计测试误差的计算方法。
总误差: (U tot)
( 1 )
rand uncert : 随机误差 syst uncert: 系统误差
在测试频率或者周期时，我们可以通过以下公式计算随机误差和系统误差： 随机误差的计算随机误差的计算：：
当测试时间 Measuring Time < 200ms 时：
( 2 )
当测试时间 Measuring Time > 200ms 时：
( 3 )
N = 800/Measuring Time (测试时间)，同时 6 <= N <= 1000 并且 N <
(Freq/2)*Measuring Time - 2
其中: Eq = 100 ps ( RMS) , Ess = Start Trigger Error
( 4 )
( 5 )
系统系统误差的计算误差的计算误差的计算：：
( 6 )
其中 MR = Meas. Result ( Freq or Period ) , MR 测试结果，可以是频率或者时间
MT = Mear. Time 测试时间
TBE = Time Base Error ( 时基误差 )
3. 计算举例
我们可以通过一个具体的例子来计算测试的误差。
我们假设以下参数：
使用泰克FCA3000 频率计
95% 置信区间
100MHz 被测信号读数， 测试时间 1 秒
信号电平 5 V
时基经过校准后为 1.7 ppm
信号比较纯净，噪声（Vnoise-signal = 0）和 抖动 （ Ejitter = 0 ）
首先计算随机误差
1、 通过公式（5）计算 E noise= V noise /inp.sign.slew rate (v/s) at trig point
当被测信号是CW 时inp.sign.slew rate (v/s) at trig point=2П(100MHz)*5V = 3.14*10 9
E noise= V noise / inp.sign.slew rate (v/s) at trig point= 500uv/3.14*10 9=0.159 ps
2、 Start Trigger Error = Ess = E noise ， 代入公式 （3）
Urnd = [2.5* (100ps 2 + 0.159ps 2)1/2 / 1*8001/2 ]*100MHz = 8*10-4 Hz
计算系统误差,通过公式 （6）
Usys= {1/3*[ ( 1.7*10-6*100MHz ) 2 + [ (200ps / 1s ) * 100MHz ] 2]}1/2= 93Hz
计算总误差，通过公式（1）
Utot = 2* [ ( Urnd 2 + Usys2 ) ]1/2 = 186Hz
4. 结论
从计算的结果中我们可以看出，误差的来源主要是系统误差，而时基稳定度的提升可以大大提高测试精度。
在计算中我们没有用到频率分辨率这个指标，因为测试时间的设置就决定了频率计的频率分辨率。
在测试中我们假设被测信号是100MHz，如果是频率很低的信号，比如几十赫兹，那么频率分辨率会大大影响测试精度。
在相同的设置和测试条件下，用安捷伦最新53200系列频率计得到的误差是340 Hz （可以参看Agilent 53200A 系列频率计data sheet 附录A 中的例子），我们计算结果是186Hz 泰克FCA系列频率计在测试精度方面要大大优于安捷伦53200A系列频率计。