基于FPGA的简易频率计与频率计的三种实现方法

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简易频率计
常用频率测量法:频率测量法、周期测量法、等精度测量法

1、频率测量法(计频法):单位时间内,信号周期变化的次数,假设时间为T,那么我们在T时间内周期数为N,那么我们就可以计算出频率,T/N然后取倒数,即N/T=f

缺陷:N可能会出现±1的误差,然后就影响到我们的频率,如果被测时钟频率越小,时间T不变,那么误差对结果的影响就越大

总结:适用于高频信号的测量,并且会出现±1的一个误差,测量低频误差大

2、周期测量法(计时法):先测量被测信号的时钟周期T,然后根据f=1/T,求出被测时钟的频率,先测量第一个上升沿的时间,然后测量第二个上升沿的时间,两个相减,就是时钟周期T,然后取倒数就是时钟频率

缺陷:如果频率比较低,那么测量这两个上升沿的时间是比较容易的,如果被测时钟信号频率很高,那么我们需要很高的计时器来测量这个微小的时间差,测量高频难以满足要求,如果我们想测量高频,那么也是可以的,那么我们测量多个时钟周期的时间,然后求平均值

总结:适合测量低频,不适合测量高频

3、等精度测量法:分为软件闸门、被测时钟信号、实际闸门、标准时钟信号、标准时钟信号实际计数范围五个

​ 软件闸门是我们人为设置的测量时间T,被测时钟信号频率为fx,在被测时钟信号的同步下,把软件闸门同步成一个实际闸门,实际闸门的测量时间为Tx,Tx不一定等于T,会出现±1时钟周期的一个误差,成因与频率测量法的成因一致,并且Tx是被测时钟信号fx的一个整数倍,消除了±1的一个误差,标准时钟信号频率为fs,标准时钟信号实际计数范围是在实际闸门下,对我们的标准时钟信号fs计数,然后计数范围就是标准时钟信号实际计数范围,但是这个标准时钟信号也会存在一个时钟周期的误差,成因与频率测量法一致

我们可以知道,这个方法也会产生误差,产生一个标准时钟信号的误差,那么我们如何减小这个误差呢?

1、增加软件闸门的时间T,实际闸门就会变大,然后标准时钟的数量会增加,然后误差不变,对结果的影响变小

2、提高标准时钟信号的频率,也是让数量增大,然后误差不变,对结果的影响变小

在实际中我们经常这两种方法一起使用

计算方法:假设被测时钟信号的周期为Tfx,那么实际闸门Tx时间=计数器1*Tfx,被测时钟信号频率为1/Tfx

Tx=计数器1/Tfx,标准时钟信号频率为Tfs,Tfs*计数器2=Tx=计数器2 *1/Tfs,两个等式相等,十字相乘解出来

这两个提高精度的方法就是提高计数器2,而且误差不变,所以对整个公式影响减小,精度提高

总结:等精度测量法消除了被测时钟信号的误差,但是产生了标准时钟信号的一个误差

频率跟周期在本质上是一样的,两者可相互转化,但是表示的物理意义不同而已 ———————————————— 版权声明:本文为CSDN博主「风吹梧桐的果子」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接:blog.csdn.net/FCWTDGZ/art…