頻率計數器
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最早的電子計數器是為了對諸如原子現象之類的事情進行計數而設計出來的。在發明計數器之前，頻率的測量都是用頻率計(一種精度很低的協調裝置)完成。頻率計數器是以數字方式對信號參數進行精密測量的首批儀器之一。
衡量頻率計數器主要指標是測量范圍、測量功能、精度和穩定性，這些也是決定價格高低的主要依據。隨著電子測試技術的發展，頻率計數器日趨成熟。目前，頻率計數器已經能輕松測量射頻、微波頻段信號。除頻率測量外，大多數頻率計數器還綜合了以下功能：頻率比、時間間隔、周期、上升/下降時間、相位、占空比、正/負脈沖寬度、總和、峰值電壓以及時間間隔平均等。頻率計功能延伸的最高境界就是綜合了調制域分析儀的功能。
本文從頻率計數器基本功能出發，對測量參數分別做出介紹，最后介紹頻率計數器的一些數學統計功能。
二、頻率計數器測量功能
1、頻率(f)
頻率表示單位時間波形振動的次數，是周期的倒數，如圖1所示。頻率是最基本的測量參數。
根據頻率的不同范圍可把頻率計數器分為兩類：通用頻率計數器和微波頻率計數器。前者的測量范圍一般在1GHz以下；而微波頻率計數器提供從DC到數十GHz的高性能頻率測量，可覆蓋整個射頻、微波頻段。高頻測量是頻率計數器獨特的優勢，普通示波器很難達到。頻率測量很簡單，將信號接入頻率計數器輸入端后再調節功能鍵至頻率測量，屏幕即顯示當前頻率值。單一的頻率測量只需要一個輸入通道即可。
2、周期(T)
周期為波形振動一次所需要的時間，是頻率的倒數，如圖1所示。大多數頻率計數器都會提供這項功能。信號周期的測量方法和頻率測量基本相似。
3、頻率比（f1/f2）
頻率比是對兩個頻率進行比較，它可用來測試倍頻器或前置換算器（分頻器）的性能。在許多儀器系統中，兩個頻率的比值遠比兩個獨立的頻率值有意義。例如在比率電容傳感器研發中，工程師關心的重點是兩個信號的頻率比，如圖2所示。
這時，用頻率計數器頻率比功能就能很直觀快捷顯示出兩路輸入信號頻率比。免去了測量兩路信號頻率后再自行計算的不便。這項功能要求頻率計數器至少有兩個通道。如果是有三路輸入信號時，可以測量任何兩路信號的頻率比。
4、時間間隔(ΔT)
時間間隔測量起始信號與終止信號之間所經歷的時間。如圖3所示，起始信號通常接入到一個通道A，而終止信號則通常接入到另一個通道B，這種功能通常稱為世界間隔A到B。測量的分辨率一般為100ns或更佳，有時低到皮秒(10-12)級。
高分辨率時間間隔測量在時間頻率傳遞和測量、航空航天、雷達定位、激光測距等領域具有十分重要的作用。這項功能同樣要求頻率計數器至少有兩個通道。
5、相位差（ΔΦ）
相位差又稱為相位移，是指兩個頻率相等的信號相位之差，表示兩信號再時間上的超前或滯后關系。如圖3所示，A、B兩個通道之間的相位差為72度。
6、上升/下降時間（tr）
上升時間通常定義為信號從其穩態最大值的10％到90％所用的時間，如圖3所示。同樣，下降時間對應著信號從穩態最大值的90％到10％所用的時間。上升/下降時間和脈寬在數字電路測量中特別有用。若上升時間和下降時間的觸發點已知，根據測量出來的上升/下降時間便能顯示轉換速率(v/s)計算結果。例，圖3中測量到上升時間為0.1μs，兩個觸發點的電平相差0.8V，轉換速率為8V/μs。
7、脈沖寬度(tw)
脈沖寬度、脈沖幅度以及脈沖形狀是脈沖信號的主要參數。脈沖寬度通常為脈沖幅值為50％時所對應前后兩個點之間的時間差。如圖3所示，脈沖寬度用來表示脈沖能量作用的持續時間。頻率計數器一般都能測量正負脈沖寬度。
8、占空比(duty ratio)
占空比是指信號處于高\低電平的時間所占信號總時間的比率，也可表述為單個脈寬占周期的比例。圖3中，正脈沖的寬度和周期的比值為42％，也就是占空比為42％。方波信號的占空比為50％。在其他參數相同的情況下，占空比越大，信號所攜帶的能量越高。
9、時間間隔平均()
時間間隔平均是一種能給出高分辨率且可用于濾出信號抖動的功能，此功能可準確測量兩路信號的時間間隔。這里有兩種測量時間間隔的方法：普通時間間隔和正負時間間隔。普通時間間隔測量兩個信號的絕對時間差，即兩個信號相對應的上升沿時間差。而正負時間間隔測量兩個信號之間的相對定時，在它們之間相互前后飄移的場合進行測量。這在調節定時偏移以保證兩個信號之間重合一致時非常有用。
下面簡要介紹這兩種方法的差別。如圖4所示，A、B為兩路脈沖信號，利用正負時間間隔時，終止沿(B)相對起始沿(A)有＋10ns和－10ns的預期結果前后變動。利用普通時間間隔時，當終止沿(B)向左變動時，便會呈現+90ns的未預料的結果。這里應該注意，某些計數器可以測量低到大約0~－5ns的普通時間間隔。
10、累計(count)
累計是對事件的簡單計數。它在對電子事件或物理事件計數或自動測試需要數字化結果的場合十分有用。計數器在對事件數進行累加和顯示同時，門電路開通。某些情況下，這個功能稱為累計計數。
累計有時會有些變化。在正常測量情況下，為了將計數讀入計算單元，門電路一開始必須關閉。這意味著在讀入時可能丟失一些計數。某些計數器具有連續累計功能，能夠在將計數讀入計算單元的同時仍然進行計數。少數頻率計數器還具有向上-向下計數的能力。一個通道內的事件引起計數增加，但第二個通道的事件引起計數減少。比如，在比較兩個需要相互比較的獨立軸桿旋轉時，應用此功能就會很方便。
