晶體振蕩器在頻率計數器中的應用

 RF頻率計數器和計時器是測試設備的項目，它們通過對設置周期內的事件進行計數或通過對精確計時的事件進行計數來發現周期是什么來進行操作。可以使用高度穩定的石英晶振來計算事件的時間段或精確計時的事件。這甚至可以由烤箱控制，這樣就可以獲得非常準確的參考。

頻率等于一秒內觸發電平的交叉次數。因此，對于較短的選通時間，可以根據觸發電平交叉的數量輕松計算頻率。

為了查看頻率計數器或計時器的工作方式，有必要分別描述這兩種方法。這兩種方法可以稱為直接計數和倒數計數。

直接計數頻率計數器

使用直接計數方法的那些數字頻率計數器在給定的時間內對輸入信號與給定觸發電壓（以及在給定方向，例如從負向正移動）相交的次數進行計數。這個時間稱為登機時間.

基本計數器內有幾個主要塊：

輸入：   當信號進入頻率計數器時，它會進入輸入放大器，在此信號被轉換為邏輯矩形波，以便在計數器其余部分的數字電路中進行處理。通常，該級包含一個施密特觸發器電路，以使噪聲不會引起雜散邊沿，雜散邊沿不會引起將要計數的其他脈沖。

盡管許多計數器可以自動實現，但通常可以控制觸發電平以及靈敏度。此時還需要牢記*大輸入電平-通常這會作為指導和警告印在前面板上。

準確的時基/時鐘：   為了在頻率計數器內創建各種門/定時信號，需要準確的時基或時鐘。它通常是一個晶體振蕩器，在高質量的測試儀器中，它將是一個高精度溫補晶振TCXO。在許多儀器中，都可以使用質量更好的外部振蕩器，或者將頻率計數器振蕩器用于其他儀器。當有必要將許多儀器鎖定為同一標準時，這也是有益的。

十年除法器和觸發器：   時鐘振蕩器用于提供精確定時的門控信號，該信號將允許來自輸入信號的直通脈沖。這是由時鐘產生的，方法是將時鐘信號除以十進制分頻器，然后將其饋送到觸發器中，以提供主門的使能脈沖

閘門：   來自時鐘的精確定時的閘門使能信號施加到閘門的一個輸入，另一個輸入信號來自輸入信號。門的終輸出是一系列精確時間的脈沖。例如，如果輸入信號的頻率為1 MHz，并且門的打開時間為1秒鐘，那么將允許通過一百萬個脈沖。

計數器/鎖存器：   計數器接收來自門的輸入脈沖。它具有一組除以10的級（數字等于顯示位數的數量減去1）。每個階段都除以十，因此在鏈接時，*一階段是輸入除以十，第二階段是輸入除以10 x 10，依此類推。這些計數器輸出然后用于驅動顯示器。

為了在顯示圖形時將輸出固定在適當的位置，需要將輸出鎖存。通常，當計數器對新讀數進行計數時，鎖存器將保留后的結果。這樣，顯示器將保持靜態，直到可以顯示新結果為止，此時將更新鎖存器，并將新讀數提供給顯示器。

顯示：   顯示屏從鎖存器中獲取輸出，并以常規可讀格式顯示。LCD或LED顯示屏是常見的。計數器可以顯示的每十年有一個數字。顯然，其他相關信息也可以顯示在顯示器上。

準確生成門控時間很重要。這是通過在頻率計數器內設置一個高度精確的頻率源來完成的。通常，這些器件將以10 MHz的頻率工作，需要對其進行分頻以給出所需的門控時間。可以選擇0.01、0.1、1和10秒的數字。較短的時間顯然可以使顯示刷新的頻率更高，但是與此相反，計數精度卻較低。

選通時間決定頻率計數器分辨率的原因是，它通常只能計數完整的周期，因為每個交叉點代表一個周期。此一秒的門控時間將使頻率分辨率為1 Hz，而十秒的門控時間將使分辨率低至0.1 Hz。值得注意的是，測量分辨率不是測量的百分比，而是僅與門控時間相關的固定量。

倒數計數器

測量信號頻率的另一種方法是測量一個波形周期的周期，然后取其倒數。盡管該方法的實現比直接計數稍微貴一點，并且沒有被廣泛使用，但它確實具有一些優點。主要的一點是，無論輸入頻率如何，它始終將始終顯示相同位數的分辨率。結果，以給定選通時間的位數來指定倒數頻率計數器，例如每秒10位。鑒于此，可以看出，倒數計數器在低頻下具有更高的分辨率。在1 kHz時，直接計數器的分辨率為1 Hz（4位數字）。一個10位數/秒的倒數計數器給出10位數的分辨率。

另一個優點是這些計數器可以非常快速地讀取數據。倒數計數器將在1 ms內給出1 mHz的分辨率，而直接計數器則需要一秒鐘來給出1 Hz的分辨率的讀數。

頻率計數器在任何RF實驗室中被廣泛使用。它們提供了一種快速，簡便和準確的頻率測量方法，并且它們也相對具有成本效益。它們也可能是確保發射機頻率在所需頻段內發射的要求。