在以往的很长一段时间里，我听到很多工程师抱怨利用示波器测量频率、周期或相位差的准确性。事实上，示波器是一个通用性很强的工具。但正是由于通用性太强了，他针对每一参数测量的分辨率和精度往往会打折扣。比如说，示波器可以测量DC 或ACVrms, 但要精确测量，还是需要更精确的5位半或6位半的数字万用表。同样，如果希望更为精确测量与时间相关的参数，如周期、频率、相位差、时间间隔等，则更多使用的是频率计数器
频率计数器有两种频率测量的方式，即直接频率测量法和周期测量法
我们先来看看直接频率测量法。如下图所示，这是频率计的工作框图
在直接测量频率的时候，频率计的信号调理将输入的每个周期调理成一个个脉冲。频率计本身的时基则控制着时间闸门的开启和关闭。闸门开启的时间是可以设定的，直接计数器简单记录规定闸门时间内输入信号过零的脉冲次数。所得到的计数直接送至计数器的读出显示。这种方法既简单又便宜，但也意味着直接计数器的分辨率固定为Hz。例如，对于1s 的闸门时间，计数器能检测到的最低频率为1Hz（根据定义，1s 内过零一次为1Hz）。因此如果您正在测量10Hz信号，对1s 闸门时间的预期最好分辨率为1Hz，或2 位显示。对于1kHz 信号和1s 闸门，您能得到4 位。100kHz信号为6位，依此类推。下图表明了这一关系。
有趣的是直接计数器的闸门时间只能选为1s的十倍数或十分数，这也限制了您的测量灵活性。 例如输入的信号是100Hz， 如果我们设定片选门开启的时间是1s, 这是出来的读数可能是100， 但也可能是99或101 （频率计数器的+/-1Hz 效应）。如果我们输入的信号是99.999HZ， 就很难精确测量， 因为我们不可能把片选门的时间设得很长。 因此，这种测量方法，我们获得的读数分辨率实际上和输入信号的频率有关。
与之相反，周期测量则是利用的倒数计数器测量， 然后再换算成频率。在这种测量方式下，时间闸门是由输入信号控制的，即当信号开始的时候，闸门打开，结束时则闸门关闭（如下图）。计数器数的脉冲数是频率计数器本身时基或其倍频的脉冲，有很高的频率和极高的稳定性。 鉴于其测量体系结构，对于给定的闸门时间，所得到的分辨率为显示位数（非Hz）。也就是说倒数计数器永远显示同样的分辨率位数，而与输入频率无关。 对于特定的闸门时间，您将看到按位数规定的倒数计数器分辨率，如“每秒12位”。如果你的输入信号是10MHz， 频率计能显示出来的分辨率可达到uHz极。这种分辨率是通用示波器的1千万倍以上！！
从以上简单的描述我们可以看出，频率计数器的测量频率完全利用其硬件的功能完成的，这与示波器或其他数字化仪相比，无论是测试分辨率、精度还是测试速度，都有很大的优势。
决定测量精度的一个重要的因素是仪器本事的时基老化率。 这个指标通常是用月老化率或年老化率。当然， 这个指标最高的当然是铯钟，这是国际通行的时间标准， 其年老化率通常在10负15次方以上。其次比较多用的是铷钟， 大概在10负12次方。频率计数器的时基范围在10负7次方到负10次方。而通用示波器则是10的负5次方左右， 比频率计数器差了2个数量级以上。即使是通用频谱仪， 也要低于频率计数器1个数量级以上。因此，在实验室中，频率计数器通常用于校准其他仪器的时基。在自动测试系统中，如果系统需要一个较高稳定度的时基，这个责任也通常会由频率计数器来承担
频率计数器除测量频率和周期外，还可以测量占空比、相位差、时间间隔等众多和时间相关侧参数。有关这部分的内容，且听下回分解
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用户1048913 2011-8-28 09:53
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