頻率計數(shù)器和間隔計時器的精度和分辨率是使用這些測試儀器或選擇使用儀器時的重要參數(shù)。

分辨率和準(zhǔn)確性是兩個根本不同的數(shù)字，盡管它們在某些方面是聯(lián)系在一起的。

頻率計數(shù)器或間隔計時器的精度也有幾個要素。整體精度由各種不同的因素決定。

要解釋頻率計數(shù)器的讀數(shù)，必須了解精度和分辨率之間的區(qū)別，并了解它們的含義。

頻率計數(shù)器分辨率

頻率計數(shù)器的分辨率是它能夠區(qū)分兩個彼此接近的信號。它是信號頻率讀數(shù)中位數(shù)的量度。

大多數(shù)頻率計數(shù)器是所謂的直讀計數(shù)器，分辨率由門時間決定。這是計數(shù)器計算脈沖數(shù)或轉(zhuǎn)換交叉數(shù)的時間。

由于一秒內(nèi)的交叉次數(shù)等于頻率，因此一秒的門時間將使頻率能夠讀取到1 Hz的分辨率?？梢钥闯?，對于其他門時間，0.1 秒的門時間將實現(xiàn) 10 Hz 的分辨率，而 10 秒的門時間將實現(xiàn) 0.1 Hz 的分辨率。

由此可以看出，對于直接讀取頻率計數(shù)器，分辨率是門時間的函數(shù)。

頻率計數(shù)器測量誤差

頻率計數(shù)器或間隔定時器的測量精度更難確定，因為它是許多因素的函數(shù)。在進(jìn)行不同類型的測量時，可能會出現(xiàn)幾類測量誤差，其中一些會影響計數(shù)器定時器。這些不準(zhǔn)確之處可以總結(jié)如下：

時基誤差：雖然時基是準(zhǔn)確的，但其實際精度取決于所使用的時鐘振蕩器的類型，其精度將直接影響整體頻率計數(shù)器精度。振蕩器精度是各種振蕩器誤差的總和：

電源/線路電壓變化：電源輸入電壓的變化將導(dǎo)致晶體振蕩器的電壓變化。變化的水平將取決于任何電壓調(diào)節(jié)器的有效性，但總會有一些小的電壓變化。這可能導(dǎo)致晶體振蕩器電壓出現(xiàn)小誤差，這些誤差將反映在頻率計數(shù)器定時器誤差中。

溫度穩(wěn)定性：用于時鐘或時基的晶體振蕩器的溫度穩(wěn)定性是誤差或不準(zhǔn)確的主要來源之一。在一定溫度范圍內(nèi)，短期穩(wěn)定性通常以百萬分之幾為單位。通常，當(dāng)想要進(jìn)行準(zhǔn)確的測量時，明智的做法是讓測試儀器在進(jìn)行測量前的幾個小時內(nèi)預(yù)熱并讓溫度穩(wěn)定下來。烘箱控制的晶體振蕩器可能會更快地達(dá)到其指定的精度，但經(jīng)驗通常表明，在進(jìn)行任何準(zhǔn)確測量之前，允許頻率計數(shù)器或任何其他測試儀器在幾個小時內(nèi)預(yù)熱和穩(wěn)定。

短期穩(wěn)定性：短期變化包括短期頻率變化等因素，包括相位噪聲/相位抖動。如果相位噪聲很高，則可能意味著柵極周期可能會變化或抖動，其量可能導(dǎo)致門控的脈沖少于或超過實際柵極時間允許通過的脈沖。

長期穩(wěn)定性：這種形式的晶體振蕩器頻率誤差會隨時間推移而發(fā)生。雖然許多高級晶體振蕩器都經(jīng)過預(yù)老化處理，但這些誤差仍然在一定程度上發(fā)生。通常，它們在一個月內(nèi)以百萬分之一表示。之所以需要這么長的時間，是因為衰老的影響被短期影響所掩蓋，時間要短得多。通過定期重新校準(zhǔn)測試儀器，可以減少因頻率計數(shù)器定時器時鐘老化而產(chǎn)生的誤差。

±計數(shù)錯誤：頻率計數(shù)器誤差的一種形式發(fā)生在柵極打開和關(guān)閉相對于輸入波形的精確時間上。有時，時基可能會打開，以便比其他時間多一個計數(shù)。由于時基時鐘和輸入波形之間存在非相干關(guān)系，因此會出現(xiàn)歧義。

頻率計數(shù)器計數(shù)誤差在每種情況下，時基門打開的時間相同，但在第一種情況下，將計算三個正向邊，而在第二種情況下，將計算兩個。其原因是兩個信號之間的相對時序或相位。由于此錯誤，兩個讀數(shù)之間可能存在一個計數(shù)的差異。

觸發(fā)錯誤：頻率計數(shù)器上的觸發(fā)誤差是指由于輸入信號上的噪聲導(dǎo)致輸入門打開或關(guān)閉或過晚而在時間間隔計數(shù)器上發(fā)生的誤差。它們會導(dǎo)致輸入觸發(fā)器滯后窗口的一個限值在錯誤的時間觸發(fā)，從而引入定時測量誤差。通過提高輸入電路的靈敏度，使噪聲產(chǎn)生更大的影響，可能會使這種誤差變得更糟。

系統(tǒng)誤差：測試儀器上的這種形式的測量誤差是由于啟動和停止通道之間的不匹配而發(fā)生的。這可能是由于信道上升或下降時間的差異或傳播延遲差異造成的。

使用頻率計數(shù)器或間隔計時器時，有必要了解其局限性。一個關(guān)鍵是準(zhǔn)確性，另一個是它的分辨率。通過這種方式，可以以有意義的方式解釋讀數(shù)，并將公差應(yīng)用于所獲取的任何讀數(shù)。

審核編輯：黃飛