頻率計的工作原理

頻率計是電子硬件工程師常常會用到的一個電子儀器。它被用來測量信號周期，頻率特征等功能的獨立器件，是一種專門對被測信號頻率進(jìn)行測量的測量儀器。

不過很多人應(yīng)該也知道，示波器也是可以測量頻率的，那為什么還要有專門的頻率計呢？

相比與示波器，頻率計測試信號的頻率時精度更高，并且測量精度不隨擋位變化而產(chǎn)生微小變化，是專業(yè)的頻率測量工具，在需要高精度的測量場景中有重要的作用（比如說測量CPU等中央處理單元過程中附近的晶振頻率）。

頻率計實現(xiàn)原理

在工作原理上可以劃分為5個步驟：

信號輸入-->垂直系統(tǒng)-->采樣-->頻率計算-->結(jié)果顯示

頻率計算通過直接對ADC采樣得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得到信號頻率。

在具體的分析過程中會經(jīng)過兩個步驟

邊沿判斷

最明顯的就是通過判斷高電平到低電平的轉(zhuǎn)換，也就是通過判斷上升沿和下降沿，來計算時間間隔。

不過在實際的波形量測過程中肯定會碰到有噪聲的情況，這個時候上升沿和下降沿不就會有多余的了嗎？

對于這種情況，頻率計中是可以設(shè)置比較電平的，在設(shè)置了比較電平之后，只有同時跨過兩個比較電平的跳變才算是有個有效的周期。

統(tǒng)計/計算

進(jìn)行完邊沿判斷之后，就是對邊沿判斷得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析了。

一般會用兩種方法進(jìn)行頻率周期的計算。

a,測量頻率法

一段時間信號周期的個數(shù)=這段時間上升沿（或下降沿）個數(shù)減1，然后用這段時間周期個數(shù)可以得到一個周期的具體時間是多少，從而得到信號頻率（也就是1/t），通常用于高頻信號的采集。不過在實際計算過程中考慮到誤差，如下圖中的Ts,Te，是會產(chǎn)生不完整的被測信號周期，所以在計算過程中需要減去這部分的時間。

最后信號周期的計算公式就是Tc=(Tg - Ts - Te)/(N - 1)

b,測量周期法

測周法會更好理解一點，和名字一樣，它是直接測量被測信號一個周期所花的時間。

得到時間之后，就直接通過時間的倒數(shù)得到被測信號的頻率，不過一般用在低頻信號的采集。

通常頻率計會自動選擇依靠那種測量方法進(jìn)行計算，不需要用戶去進(jìn)行考慮選擇。

頻率計的性能指標(biāo)

a,有效位數(shù)

就是測量的范圍，從測量結(jié)果的從左邊起第一個非0的所有位數(shù)，也就是多少多少頻率，比如說顯示頻率為32.138473MHz, 它的有效位數(shù)就是8個。

b,測量時間

測量時間指的是頻率計每次獲取一次有效測量結(jié)果要花的時間。不過會分兩種情況，也就是前面提到的測頻法和測周法。

對于測頻法，測量時間為閘門時間，比如說1秒2秒都有。

對于測周法，測量時間取決于被測信號的周期時長，也就是被測信號一個周期所花的時間。

c,測量誤差

測量誤差越小，頻率計的性能就越好，當(dāng)然技術(shù)要求更高，價格也會更貴啦。

并且在測量時，可以在頻率計中設(shè)置顯示多個參數(shù)，比如說頻率平均值，最大值，最小值，然后比較三者的數(shù)值差距大不大，從而判斷可以清晰的看到誤差以及被測信號是否存在異常等等問題。