如何進(jìn)行簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)分析

　　文章簡(jiǎn)單闡述了數(shù)字頻率計(jì)在設(shè)計(jì)之前的理論分析，給出了數(shù)字頻率計(jì)誤差分析、靈敏度涵義、觸發(fā)信號(hào)誤差、信號(hào)時(shí)間間隔的測(cè)量等問(wèn)題的理論分析，為數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)打下了一定的基礎(chǔ)。

　　本課題是2016年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的賽題之一，從其設(shè)計(jì)要求指標(biāo)和難度而言，均高于往屆類(lèi)似的賽題。本設(shè)計(jì)從多種角度給出筆者認(rèn)為最佳的設(shè)計(jì)方案，愿此文能給廣大讀者、在校大學(xué)生、電子設(shè)計(jì)與制作愛(ài)好者提供有幫助的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方案。

　　1.1 課題設(shè)計(jì)指標(biāo)

　?。?）頻率和周期測(cè)量功能 。

　?、僬也?，頻率范圍為1 Hz～100 MHz；有效值電壓范圍為10 mV～1 V；

　?、陬A(yù)置閘門(mén)時(shí)間為 1 s 時(shí)，測(cè)量誤差的絕對(duì)值不大于10-4。

　?。?）時(shí)間間隔測(cè)量功能。

　　①方波，頻率范圍為100 Hz～1 MHz；峰峰值電壓范圍為50 mV～1 V；

　?、诒粶y(cè)時(shí)間間隔的范圍為0.1 μs～100 ms；

　?、蹨y(cè)量誤差的絕對(duì)值不大于10-2。

　?。?）脈沖信號(hào)占空比的測(cè)量功能。

　?、倬匦尾ǎl率范圍為1 Hz～5 MHz；峰峰值電壓范圍為50 mV～1 V；

　?、诒粶y(cè)脈沖信號(hào)占空比的范圍為10%～ 90%；

　?、蹨y(cè)量誤差的絕對(duì)值不大于10-2 。

　?。?）刷新時(shí)間≤ 2 s，顯示穩(wěn)定，并能自動(dòng)顯示單位。

　?。?）其他。例如，進(jìn)一步降低被測(cè)信號(hào)電壓的幅度等。 1.2 賽題考核的主要技術(shù)指標(biāo) 1.2.1 測(cè)量誤差

　?。?）頻率和周期測(cè)量誤差不大于10-4（難點(diǎn)：1 Hz， 100 MHz）；

　?。?）時(shí)間間隔測(cè)量誤差不大于10-2（難點(diǎn)：頻率為100 Hz，測(cè)量0.1 μs）；

　?。?）占空比測(cè)量誤差不大于 10-2（難點(diǎn)：頻率為1 MHz，測(cè)量10%）。

　　1.2.2 靈敏度

　　（1）頻率和周期測(cè)量時(shí)，被測(cè)信號(hào)有效值電壓范圍為 10 mV～1 V；

　?。?）進(jìn)一步降低被測(cè)信號(hào)電壓的幅度。

　　1.2.3 測(cè)量誤差指標(biāo)的涵義

　?。?）被測(cè)信號(hào)在1 Hz～10 MHz范圍內(nèi)，每一個(gè)頻率點(diǎn)上的測(cè)量誤差均≤10-4。

　?。?）10-4的涵義：若fx=1.123456‥‥Hz，由于１Hz的10-4 為0.000 1 Hz，則應(yīng)該顯示 1.123 4±0.000 1 Hz。即允許的顯示數(shù)為1.123 3～1.123 5三者之一。

　?。?）為了體現(xiàn)10-4的精度，頻率計(jì)的顯示范圍應(yīng)該為： 1.000 0 Hz～99.999 MHz。即頻率計(jì)應(yīng)該采用5位數(shù)字顯示，且最高顯示位不能為“0”，且單位能自動(dòng)設(shè)置，小數(shù)點(diǎn)能自動(dòng)定位。

　?。?）如果顯示位數(shù)采用4位及以下，則儀器不能體現(xiàn) 10- 4的精度；如果顯示位數(shù)采用6位及以上，則數(shù)據(jù)最后有2～3位含有誤差，無(wú)意義。