什么是時間間隔頻率計數(shù)器？

時間頻率計數(shù)器，顧名思義就是用來測量時間間隔，頻率，頻率比，累加計數(shù)，周期，計時等，基本工作原理是以適當?shù)倪壿嬰娐?#xff0c;具有多種測量功能，主要包括頻率、周期和時間間隔測量，通常還包括頻率比、任意時間間隔內脈沖個數(shù)以及累加計數(shù)等測量功能。

時間間隔計數(shù)器有哪些重要參數(shù)呢？
下面我們以Marvintest的一款基于PXI平臺的時間間隔計算器GTX22x0系列來介紹其主要的參數(shù)及其重要意義。

輸入阻抗
輸入阻抗是指數(shù)據(jù)GTX22x0頻率計數(shù)器輸入端A或B的等效阻抗。現(xiàn)在的頻率計數(shù)器的輸入阻抗都有高阻抗和低阻抗可供選擇。GTX22x0每路通道的輸入阻抗可以獨立選擇設置為高阻抗（1MΩ等效阻抗50pF）或低阻抗（50Ω）。高阻抗對應的測試頻率范圍為0-225MHZ，低阻抗對應的測試頻率范圍為225MHz以上。這種特性極大地方便了頻率計數(shù)器在不同領域中的應用。

分辨率
在頻率，周期，比率和占空比模式下，有效位數(shù)由所選的時間間隔或分辨率決定（參見下表確定有效位數(shù)）。實際的門控時間最多可延長兩個周期。
時間間隔，相位和累計測量的分辨率是由輸入信號確定。

（a）為了避免不必要的數(shù)字移位，允許MSD超過分辨率1位數(shù)，超過10％的范圍。
（b）具有向后兼容性。

頻率測量以及生成精度
頻率的測量和生成精度，有的時候叫做時間精度，一般以采樣率的ppm（百萬分之幾）的方式給出，對于任何器件都可以在其性能規(guī)范手冊中找到。很多因素都會影響任何儀器上的頻率測量的準精度。影響精度的主要因素有：（1）信號噪聲；（2）儀器時基精度；（3）用于測量信號的門時間；（4）校準周期。
頻率測量精度可通過以下公式計算的得到：
頻率測量精度=± 分辨率 ± TimeBaseError
這里TimeBaseError（時基誤差）為參考時基的頻率誤差的倒數(shù)乘以測量結果。

觸發(fā)誤差

其中：
TriggerError=Trigger Level Timing Error（s）
H=峰峰值滯后帶（高靈敏度設置通常為15 mV，低靈敏度設置為45 mV）所有數(shù)據(jù)均為+23℃
開始時輸入信號的轉換速率
結束時輸入信號的轉換速率
可測頻率范圍
可測頻率范圍是指頻率計數(shù)器能正確檢測輸入信號頻率的范圍，也是該范圍下的滿程輸入頻率。一般頻率計數(shù)器的通道在直流耦合和交流耦合下可測量的頻率范圍不同。GTX22x0的兩路輸入通道可測頻率范圍為DC_{225MHz，GTX2220/GC2220的A通道為可編程通道，可以測量DC}1.3GHz的頻率，GTX2230/GC2230的A通道為可編程通道，可以測量DC_{2GHz的頻率。B通道可以測量頻率范圍為DC}225MHz。

耦合
通道A或B的耦合，也就是所測試的信號以怎樣的方式進入頻率計數(shù)器的通道放大器，可以分為直流耦合和交流耦合。直流耦合(DC Coupling)就是直通，信號通過導線直接到放大器輸入級，并不去掉了交流分量；交流耦合(AC Coupling)就是通過隔直電容耦合，去掉了直流分量后到前置放大器；GTX22x0的兩路輸入通過軟件可獨立選擇DC耦合或者AC耦合。

快速頻率（Fast Frequency）
快速頻率測量模式可以在很短的測量時間間隔（標準模式中的最小閘門時間為250us）進行頻率測量，從而在較短的測量時間間隔可以允許較快的數(shù)據(jù)采集。GTX22x0在快速頻率測量模式中，閘門時間是固定數(shù)值，而是信號周期的固定倍數(shù)，即4個周期。快速頻率測量模式會忽略閘門設時間置。快速測量模式最好用于測量低頻信號，因為快速測量模式中的測量分辨率與閘門時間成正比。

觸發(fā)模式

自動觸發(fā)功能（Auto Trigger ）可以在每次測量前自動設置觸發(fā)閾值電平。在自動觸發(fā)模式中，首先測量輸入信號波形的正與負峰值電平，然后將觸發(fā)閾值電平大約設置為測量的正負峰值和的一半。自動觸發(fā)設置過程大約需要50~250ms，取決于信號幅值與頻率。雖然自動觸發(fā)設置很方便，但是有些情況并不適用，設備驅動不允許使用自動觸發(fā)功能，并要求精確設置觸發(fā)閾值電平。

手動觸發(fā)電平設置，-5~+5V范圍，1mV高分辨率（之前的版本分辨率為40mV）。手動觸發(fā)設置的閾值電平的參數(shù)會儲存起來，并不會被影響當操作者選擇自動觸發(fā)功能然后又重新設置為固定閾值電平的手動觸發(fā)模式。

測量超時
對于任何時間/計數(shù)器，所有的測試程序都應設置“超時（Time Out）”防止無限等待。可編程測量超時有助于用戶在輸入信號丟失時優(yōu)化系統(tǒng)性能。

獨立通道濾波器
每路輸入通道的輸入信號都可以路由至濾波器。濾波器是一個一次性時間窗口，在輸入信號每次穿過觸發(fā)閾值電平時開始。窗口的長度可以編程，范圍是5us~6400us。在這個窗口中輸入信號的電平轉換將被忽略。
注意：延遲要小于待測頻率信號占空比的一半。當濾波器設置為為固定（Flxed）模式時，可以手動設置Filter Value（濾波值），Filter Value可以根據(jù)以下公式計算：

最大的Filter Value的值為6400us。

Arm功能
一些時間間隔（Time Interval）的測量很容易設置，例如電路傳輸延遲。然而有些卻很有挑戰(zhàn)性，尤其是那些不是完全周期性的信號和獨一無二的事件（Event）。Arm是一個非常有意義的測量功能，此功能可以創(chuàng)建一個“時間窗口”，窗口由特定的事件（External Arm Input通道的輸入信號的信號邊沿）定義。

很多情況中，可以在待測電路中找到合適的Arm信號；若不能在待測電路中找到合適的Arm信號，則必須使用外部設備或外部電路了。一些用于生成Arm信號的設備有脈沖發(fā)生器和示波器等。

時間間隔
時間間隔：測量起始信號與終止信號之間所經(jīng)歷的時間。如圖所示，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，這種功能通常稱為時間間隔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(shù)器至少有兩個通道。

時間間隔范圍
時間間隔范圍指的是頻率計數(shù)器所能測得輸入信號的時間，時間間隔范圍越大，說明所能測得的初始信號和終止信號之間的時間就越長。GTX22x0的時間間隔范圍為-1ns–100000s (大于25小時)。

時間間隔分辨率
對于時間間隔分辨率，有些公司的產(chǎn)品時間間隔分辨率固定值，單位為ns。GTX22x0的時間間隔分辨率的獲得則根據(jù)輸入信號的頻率相關。

時間間隔準確度
GTX22x0的時間間隔準確度的獲得則根據(jù)輸入信號的頻率相關。

最小脈寬
脈沖所能達到的最大值所持續(xù)的時間稱為“脈沖寬度”。形狀、周期性重復的脈沖每秒出現(xiàn)的個數(shù)稱為“脈沖頻率”，其倒數(shù)稱為“脈沖周期” 。脈寬越小，脈沖的相對誤差就小，單位時間內所允許產(chǎn)生的脈寬輸就越多，分辨率也就越高。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的时间间隔频率计数器及其主要参数的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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