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想要高精度测量结果?示波器的频率计功能了解一下


  来源: 普源精电 RIGOL 时间:2021-08-31 编辑:清风
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一段时间内,被测信号有效信号周期个数为,这段时间内被测信号上升沿(或下降沿)的个数减1。用这段时间除以周期个数可以得到信号一个周期的时间,从而得到信号频率。这“一段时间”我们称之为“闸门时间”。通常情况下,闸门时间内并不能包含整数个信号周期,简单进行除法计算会存在较大的误差。在实际计算过程中,还需要将闸门时间内的起始时间和结束时间去掉,仅用整数倍信号周期的时间进行计算。


如下图所示,设闸门时间为Tg(9个参考时钟),闸门时间内上升沿的个数为N(3个),闸门使能时刻到第一个被测信号的上升沿时间为Ts(1个参考时钟),闸门结束时刻距离最后一个被测信号的上升沿时间为Te(1个参考时钟)。



信号周期Tc的计算公式为:Tc= (Tg – Ts – Te)/(N-1)

频率F的计算公式为:F = 1/Tc


测周法


直接测量被测信号的一个周期的时间,叫做测周法。测周法没有闸门时间的概念,系统仅需要测量两个上升沿之间的时间直接得到信号的周期,再通过取倒数得到信号的频率。如下图所示,可直接得到被测信号的周期Tc。



频率F的计算公式为:Fs =1/Tc


无论是测频法还是测周法都需要有一个参考时钟,它保证了测量结果的精度。测量不同频率的信号、选择不同挡位的时基,都不会影响和改变频率计的测量精度,这就是等精度频率计。


通常高频信号适合采用测频法,低频信号适合采用测周法。在实际应用中用户不需要关心到底应该采用哪种测量方法,系统会根据被测信号的频率特性自动选择合适的测量方法。


频率计的性能指标


有效位数


有效位数是指从测量结果的左起第一个非0后的所有位数。


DS70000系列示波器超高的20GSa/s采样速率实现了采样点间隔时间分辨率小至50Ps,其内部集成的频率计依托更小的ΔT误差和更精确的测量算法,使得测量结果达到了8位有效位数的精度。在实际应用中用户可以根据实际情况在3bits~8bits有效位数范围内自由设置。


测量时间


测量时间是指能够重新获取一次有效测量结果所需要的时间。

对于测频法,测量时间等效于闸门时间。DS70000系列示波器能够在1s内的测量时间提供最大8位有效位数的结果,兼顾了测量速度和测量精度。

对于测周法,测量时间取决于被测信号的周期,被测信号的周期越大测量时间越长,比如测量一个0.1Hz信号,测量时间为10s。


测量误差


测量误差主要来自数字量化误差、边沿误判导致的误差、参考时钟精度导致的误差等。


频率计的统计功能


DS70000系列示波器的频率计还集成了统计功能,统计结果包括自测量功能开启后测量结果中的最大值、最小值和平均值。用户通过观察统计结果可以清晰地知道在测量的这段时间内测量结果是否存在过大、过小等异常问题。


频率计的统计功能


如何使用频率计


正确使用频率计功能能够让您快速、准确地获取结果,下面以DS70000为例,介绍一下该如何使用示波器的频率计功能。


总结


关键词:示波器 测量 频率计    浏览量:9272

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