無論是傳統(tǒng)的模擬示波器還是現(xiàn)代的數(shù)字示波器，測量信號頻率的功能從產(chǎn)品誕生之日起就具備了。早期的模擬示波器，測頻過程需要工程師手動調(diào)節(jié)水平時基、觸發(fā)等功能使得屏幕上呈現(xiàn)出1~2個周期的穩(wěn)定波形后，通過觀察該信號一個周期內(nèi)占據(jù)的水平格數(shù)，再參考水平時基估算出信號周期，最終得到頻率。

近些年隨著數(shù)字示波器在測量技術(shù)在精度、速度以及使用便捷性等諸多方面突飛猛進(jìn)的發(fā)展，示波器能夠自動且快速地完成信號頻率測量，并呈現(xiàn)到屏幕上，方便工程師進(jìn)行讀取。但是在使用示波器進(jìn)行頻率測量時，常遇到這樣的問題：

1、頻率的測量結(jié)果是對采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算一個周期的時間得到的。由于不同的水平時基對應(yīng)不同的采樣率，導(dǎo)致采樣點間隔時間不同，因此會影響測量精度。

2、工程師在實際測量一個很穩(wěn)定的信號頻率時，測量結(jié)果的后幾位小數(shù)點會有隨機性的變化，這也是測量精度不高的表現(xiàn)。

那有沒有一種方法能夠使測量結(jié)果的精度很高，又能夠不受示波器采樣率變化的影響呢？

有！今天小普來給大家介紹示波器的頻率計功能。

頻率計

頻率計是一種用作測量信號周期、頻率特征的功能單元或獨立儀器，相對于示波器的通用測量功能，它具有測量精度高、測量精度不隨水平時基擋位變化的優(yōu)點，在高精度頻率測量的場景應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用。

RIGOL旗下的多個系列示波器都集成了頻率計功能，但測量精度都停留在6位有效位數(shù)。為了滿足客戶更嚴(yán)苛的測量場景，RIGOL最新推的DS70000 示波器將頻率測量精度提升到了8位有效位數(shù)，確保在滿足帶寬內(nèi)的所有周期性信號的頻率都能被準(zhǔn)確測量。

頻率計實現(xiàn)原理

示波器的工作過程可分為信號輸入、垂直系統(tǒng)（信號幅度調(diào)理）、采樣（模擬信號數(shù)字化）、頻率計算和結(jié)果顯示等幾部分，如下圖所示。

其中信號輸入、垂直系統(tǒng)、采樣屬于通用數(shù)字示波器的必備功能，頻率計算是通過直接對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。依托具有高速ADC采樣功能的示波器，頻率計可以很輕松的獲得具有高時間分辨率（最高可達(dá)到ADC的采樣間隔時間）的采樣點，從而得到高精度的測量結(jié)果。

頻率計算過程分為以下兩個步驟：

1、邊沿判斷

示波器對周期性模擬信號進(jìn)行采樣量化后的數(shù)據(jù)與一個用戶設(shè)置的“比較電平”進(jìn)行比較，從低到高跨過此電平的跳變?yōu)椤吧仙亍?，從高到低跨過此電平的跳變?yōu)椤跋陆笛亍薄蓚€上升沿（或兩個下降沿）之間的時間間隔為當(dāng)前被測信號的一個周期。

正確識別信號中的邊沿是頻率計能夠得到正確結(jié)果的前提和關(guān)鍵。在實際應(yīng)用場景中，真實的信號往往自帶一些噪聲，如果不對這些噪聲進(jìn)行處理，就會造成邊沿的錯誤判斷，影響最終的測量結(jié)果。如下圖所示，圓圈標(biāo)記的位置因為一個毛刺的存在導(dǎo)致了在該位置出現(xiàn)了兩個上升沿。

解決上述問題的方法，就是在原有比較器的基礎(chǔ)上再增加一個比較電平，只有同時跨過兩個比較電平的跳變才被判決為“有效沿”。兩個比較電平之間的區(qū)域為“遲滯區(qū)間”，區(qū)間越大對噪聲的抑制能力越強，反之則越小，這也是大家在觸發(fā)系統(tǒng)中經(jīng)常聽到的觸發(fā)靈敏度的概念。RIGOL所有系列的數(shù)字示波器都支持噪聲抑制功能，用戶可根據(jù)實際情況決定是否使用。

2、統(tǒng)計/計算

測頻法