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晶体振荡器在频率计数器中的应用

作者:爱普生代理江苏南山 发布时间:2021-03-03分类:基础知识浏览:42次

 RF频率计数器和计时器是测试设备的项目,它们通过对设置周期内的事件进行计数或通过对精确计时的事件进行计数来发现周期是什么来进行操作。可以使用高度稳定的石英晶振来计算事件的时间段或精确计时的事件。这甚至可以由烤箱控制,这样就可以获得非常准确的参考。

频率等于一秒内触发电平的交叉次数。因此,对于较短的选通时间,可以根据触发电平交叉的数量轻松计算频率。

为了查看频率计数器或计时器的工作方式,有必要分别描述这两种方法。这两种方法可以称为直接计数和倒数计数。

直接计数频率计数器

使用直接计数方法的那些数字频率计数器在给定的时间内对输入信号与给定触发电压(以及在给定方向,例如从负向正移动)相交的次数进行计数。这个时间称为登机时间.

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基本计数器内有几个主要块:

输入:   当信号进入频率计数器时,它会进入输入放大器,在此信号被转换为逻辑矩形波,以便在计数器其余部分的数字电路中进行处理。通常,该级包含一个施密特触发器电路,以使噪声不会引起杂散边沿,杂散边沿不会引起将要计数的其他脉冲。

尽管许多计数器可以自动实现,但通常可以控制触发电平以及灵敏度。此时还需要牢记*大输入电平-通常这会作为指导和警告印在前面板上。

准确的时基/时钟:   为了在频率计数器内创建各种门/定时信号,需要准确的时基或时钟。它通常是一个晶体振荡器,在高质量的测试仪器中,它将是一个高精度温补晶振TCXO。在许多仪器中,都可以使用质量更好的外部振荡器,或者将频率计数器振荡器用于其他仪器。当有必要将许多仪器锁定为同一标准时,这也是有益的。

十年除法器和触发器:   时钟振荡器用于提供精确定时的门控信号,该信号将允许来自输入信号的直通脉冲。这是由时钟产生的,方法是将时钟信号除以十进制分频器,然后将其馈送到触发器中,以提供主门的使能脉冲

闸门:   来自时钟的精确定时的闸门使能信号施加到闸门的一个输入,另一个输入信号来自输入信号。门的终输出是一系列精确时间的脉冲。例如,如果输入信号的频率为1 MHz,并且门的打开时间为1秒钟,那么将允许通过一百万个脉冲。

计数器/锁存器:   计数器接收来自门的输入脉冲。它具有一组除以10的级(数字等于显示位数的数量减去1)。每个阶段都除以十,因此在链接时,*一阶段是输入除以十,第二阶段是输入除以10 x 10,依此类推。这些计数器输出然后用于驱动显示器。

为了在显示图形时将输出固定在适当的位置,需要将输出锁存。通常,当计数器对新读数进行计数时,锁存器将保留后的结果。这样,显示器将保持静态,直到可以显示新结果为止,此时将更新锁存器,并将新读数提供给显示器。

显示:   显示屏从锁存器中获取输出,并以常规可读格式显示。LCD或LED显示屏是常见的。计数器可以显示的每十年有一个数字。显然,其他相关信息也可以显示在显示器上。

准确生成门控时间很重要。这是通过在频率计数器内设置一个高度精确的频率源来完成的。通常,这些器件将以10 MHz的频率工作,需要对其进行分频以给出所需的门控时间。可以选择0.01、0.1、1和10秒的数字。较短的时间显然可以使显示刷新的频率更高,但是与此相反,计数精度却较低。

选通时间决定频率计数器分辨率的原因是,它通常只能计数完整的周期,因为每个交叉点代表一个周期。此一秒的门控时间将使频率分辨率为1 Hz,而十秒的门控时间将使分辨率低至0.1 Hz。值得注意的是,测量分辨率不是测量的百分比,而是仅与门控时间相关的固定量。

倒数计数器

测量信号频率的另一种方法是测量一个波形周期的周期,然后取其倒数。尽管该方法的实现比直接计数稍微贵一点,并且没有被广泛使用,但它确实具有一些优点。主要的一点是,无论输入频率如何,它始终将始终显示相同位数的分辨率。结果,以给定选通时间的位数来指定倒数频率计数器,例如每秒10位。鉴于此,可以看出,倒数计数器在低频下具有更高的分辨率。在1 kHz时,直接计数器的分辨率为1 Hz(4位数字)。一个10位数/秒的倒数计数器给出10位数的分辨率。

另一个优点是这些计数器可以非常快速地读取数据。倒数计数器将在1 ms内给出1 mHz的分辨率,而直接计数器则需要一秒钟来给出1 Hz的分辨率的读数。

频率计数器在任何RF实验室中被广泛使用。它们提供了一种快速,简便和准确的频率测量方法,并且它们也相对具有成本效益。它们也可能是确保发射机频率在所需频段内发射的要求。

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