Pomiar częstotliwości

Użytkownik "wstaw wodę na herbatę" snipped-for-privacy@fredry.net napisał w wiadomości news:d7i0rj$rih$ snipped-for-privacy@nemesis.news.tpi.pl

Zastanów się w jaki sposób odbywa się cyfrowy pomiar okresu (a) a w jaki cyfrowy pomiar częstotliwości (b):

a) Przebieg mierzony otwiera bramkę na jeden okres T (tzn. np. od jednego zbocza narastającego do nastepnego zbocza narastającego). W tym czasie zliczamy takty generatora wzorcowego (tutaj: f_ref = 1MHz). To ile się zliczy impulsów wzorcowych wskazuje bezpośrednio ile trwał _okres_ mierzonego przebiegu (T) wyrażony w jednostkach równych okresowi generatora wzorcowego (tutaj: Tref = 1us). Chcąc znać częstotliwość trzeba policzyć odwrotność okresu.

b) Generator wzorcowy, po odpowiednim podzieleniu wytrwarza przebieg prostokątny o ściśle znanym czasie trwania (np. T=1s). Ten przebieg otwiera bramkę a zliczamy kolejne zbocza przebiegu mierzonego. Liczba zliczeń wskazuje bezpośrednio _częstotliwość_ przebiegu wejściowego. Tzn. liczbę impulsów przypadających w jednostce czasu.

Szkopuł w tym, że licznik liczy jedynie _całe_ impulsy a nie ich ułamki. Jeżeli przy pomiarze częstotliwości ustalisz czas bramkowania na T=1s to w tym czasie przebieg we. f=9.9Hz da 9 zliczeń, natomiast 10.1Hz i 10.9Hz tak samo po 10 zliczeń. Analogicznie przy pomiarze okresu. Jeżeli spróbujesz zmierzyć okres przebiegu f_we~0.9MHz (T_we = ~1.1us) dysponując wzorcem T_ref=1us to w czasie 1.11us złapią się dwa narastające zbocza przebiegu wzorcowego. Ale tak samo dwa zbocza załapią się przy f_we = 0.66MHz (T_we=1.5us) czyli obie, istotnie różne częstotliwości wejściowe dadzą ten sam wynik pomiaru. Dokładność pomiaru okresu można poprawić N-krotnie, zliczając czas trwania nie jednego a N okresów i dzieląc wynik zliczania przez N.

Oprócz niepewności wynikającej z samej zasady pomiaru musisz brać pod uwagę również niedoskonałość generatora wzorcowego kryjącą się w deklarowanym błędzie podstawowym =0.01%. Stabilność wzorca równą 1e-4 osiąga się (mniej więcej) w podłej jakości generatorze kwarcowym zbudowanym na 1...2 inwerterach i zmierzonym w szerokim zakresie temperatur. A takie właśnie _wzorce_ spotyka się w tanich częstościomiarkach, co wcale nie przeszkadza im epatować 8 cyframi na wyświetlaczu (z czego 4 znaczące ;-). Dla prównania - w dobrej klasy częstościomierzach instaluje się wysokostabilne, kompensowane i termostatowane generatory kwarcowe osiągające po długotrwałym (np. tygodniowym) wygrzewaniu stabilność długoterminową na poziomie 1e-9 a krótkoterminową sięgającą 1e-10 a nawet 1e-11.

Użytkownik "Marek Dzwonnik" <mdz@WIADOMO_PO_CO_TO.message.pl> napisał w wiadomości news:429c9231$ snipped-for-privacy@news.home.net.pl...

Wszystko pięknie ładnie. tylko jest jeden myk. Wykładowca , który mi dał to zadanie nawet nie chciał mi podpowiedzieć jak i co i powiedział że jest to bardzo proste. aczkolwiek jakoś mi nie wygląda po tym jak napisałeś to wszytsko:-)

Użytkownik "wstaw wodę na herbatę" snipped-for-privacy@fredry.net napisał w wiadomości news:d7i4vk$pj7$ snipped-for-privacy@nemesis.news.tpi.pl

Miał rację, bo nie jest to specjalnie skomplikowane. A na pewno nie powinno sprawić kłopotów na poziomie zgrubnego oszacowania inżynierskiego. Dostałeś wyjaśnienie niemal łopatologiczne. Dalej musisz myśleć sam. (Hint: Narysuj sobie wykresy czasowe działania okresomierza i daj mu na papierze skrajne przypadki... tzn. kiedy zliczy 1 impuls, kiedy 2 itd... )

Idea jest trywialna, ale z wyczynową realizacją praktyczną takiego układu mogą być spore problemy. Jeśli na wejściu układu może się pojawić kilka GHz, to samo bramkowanie okazuje się być bardzo nietrywialnym zadaniem.

Pozdrawiam Piotr Wyderski

"Miał rację, bo nie jest to specjalnie skomplikowane" przy założeniu, że mierzymy 1Hz, 1kHz i 1MHz a i wzorzec ma zawrotny 1MHz ;-) Na razie jednak zasadnicza trudność tkwi chyba w zrozumieniu _zasady_ działania częstościomiarki.

Przy takich ograniczeniach to banał, ale wyżej... OK, zadam "oficjalne" pytanie: w jaki sposób i czym zrealizować bramkowanie sygnału prostokątnego o częstotliwości 1GHz tak, by każdy impuls był bramkowalny pewnie, a nie wraz z bliżej nieokreśloną i niekoniecznie stałą liczbą "sąsiadów"?

Wstyd. ;-)

Pozdrawiam Piotr Wyderski

Określić niedokładność pomiaru częstotliwości f=1, 1000 i MHz okresomierzem cyfrowym o błędzie podstawowym równym 0.01% i częstotliwości wzorca 1MHz, dla 1 i 10 okresów mierzonego sygnału.

Doszedłem do takiej myśli

Rozpatruję dwie sytuacje:

1.. licząc błąd dla 1go okresu mierzonego sygnału 2.. licząc błąd dla 10 okresów mierzonego sygnału

ponadto dla każdego z tych dwóch pkt-ów liczę oddzielnie częstotliwości

a) f=1Hz

b) f=1000Hz

c) f=1MHz

Częstotliwość przedstawiam jako okres czyli T=1/f

obliczamTx i Tw aby móc policzyć ?z i ?Tx

gdzie:

Tx - czas jednego okresu

Tw - czas otwarcia bramki

?z - błąd przetwarzania układu formującego

?Tx - błąd pomiaru okresu

a ?w - błąd generatora wzorcowego wynosi 0,01%

Ja tak to rozumiem to zadanie.

begin 666 clip_image002.gif M1TE&.#EABP`I`'<`,2'^&E-O9G1W87)E.B!-:6-R;W-O9G0@3V9F:6-E`"'Y M! $`````+ (`! "&`"(`A ````````L%```%"PT+"P4```4(#0@%!0L+#0L( M!0`%" T(" @(#0@%``4("PT("P4`!0``!0T(!0@("PL%!04%!04%" 4(" @( M" 4%``4%"P$"`P$"`P$"`P$"`P$"`P7_("".9&F>IA"L;#"@<"S+:KN^<TD4 M1N[_(\(!`4@HB(D><.D3(H]%)7 G95I+"P: T'"('L2KV)3==K_AL7J\@&C7 M<*P[3K\F(F%)(*+5'R41$PTN7"XB"2P#A8$%?%9W>7M]`7^!@XJ76SP[#IEU M,UPX(PD#I"(+!9)Z?( ,J#VM14<4:5,-HH>E.*BJJHP!#JFLCI\Q5%@%7B.O M`,QM;T629@%5`#4VN"+')*C*ISS-X,^OSG/%,("U9E7.XN"(#L^GYDSI.@WL M[CWD/.W5YR0$9"M2`9>_< ;LR2-@`9(5@282%.2F#R&_?> `DLDX0D(\"P@2 M:#GX*M8=!DZL] V<P8R$QP4@12*<>?$@"EXK_MEB`071BT)>=JRXD"H`T3V" M5E0H2HT7E!R%5O0T!%33T*)';>S!( P:"89$4*W42+8L$P(0U)E=RW9*@;%M MX\H=(2!"!@6#5A";R[<LHAX[-(@04.U:"[A]$\<P1?<%8<60/Z&%QL7 8RM: M,VO>S+FSY\^@/\<2(0&O3FN9$4=>K4?9'7QH5LM6@VB%@]HW9NO>S;NW[]_ MBQE.%+RXCB&RD)PVWKL,%V5@F$N?YW6Z=(<`5DUZ:EUWJ!*D&'?GO6U9LO&^ ?[7V%C9XW1/ 3V^MNV?%CR.KRYT:EA(3J(&]RA0``.P`` ` end

begin 666 clip_image004.gif M1TE&.#EAA `I`'<`,2'^&E-O9G1W87)E.B!-:6-R;W-O9G0@3V9F:6-E`"'Y M! $`````+ (`! !^`"(`A ````````4```T(" 4(#0T+"P@%```%" L+#04% M" `%"P4`!0L(!0L%````!04%``@(#04%"PT(!04("PT("P@%!0L%!04%!0`% M!0L+"P@%" L(" @("P@(" $"`P$"`P7_("".9&F>:*JN[#D(04RT;6$<"*WO M?)\6B=Q+X3,58+BB<LD<%1:YIHF1E%JOJR,1"Z!&N6!NP_$X&&(!!X3I#;NE MC,#L&!$U9NSJ>]]C;.U$=W!Z?(4L3VLB-@2"@U^&D"@2:B,29GB.D9HG$@$3 M(@P.!G@4CT4-A"4O:)A8!16F(JLR-; I<3$3N#%_1K8J1S&41D$`0V&OL4!" M`KT_OU?)34^Q7-(EU#S7T=!+6GO;)-\ZX5+EIV2I30UH[;UC#S%5%A V6^SM MO$SX^<XZ<7,$?-+!S]V)<@`!'+G@(,>D-07JB.MFCB(//R0:^+,2#N.(!A@6 MU+L@LDLB)Q:9^9PC5U+1*#?;$#DQ,$&DA0P"" P8.+%:OI_M#EH$2O1AI22[ MY*0HB&;C-J,B+.&\0.#(! W*4GK3VJ+3P% Y"FC(`&5#M29>036TI]# L$U* M=O&,&DC!I+,KF.J3JPBKP@HG[0#=N$-O`,)QOTJ$RQ@F8%"!&TNV,J#8JU:3 M,P>K8D.?)!D#%N"<FSDS5!'T2JLNPN#!GV6K8Y/C<%<6:=E<5E4]<YO'3JN0 M<8,3+9)![QT,UJ!"(!:O<+0*+#!_K*2Y,9$[G[]I0-58L>H<7"I(KAV90%#' D=0PX.>E[>2R5PR[HD/Z07T7GWW,Q+DN .AJ=I/$%>2.$```[ ` end

b) określić niedokładność pomiaru częstotliwości f=1, 1000 i MHz okresomierzem cyfrowym o błędzie podstawowym równym 0.01% i częstotliwości wzorca 1MHz, dla 1 i 10 okresów mierzonego sygnału.

Doszedłem do takiej myśli

Rozpatruję dwie sytuacje:

1.. licząc błąd dla 1go okresu mierzonego sygnału 2.. licząc błąd dla 10 okresów mierzonego sygnału

ponadto dla każdego z tych dwóch pkt-ów liczę oddzielnie częstotliwości

a) f=1Hz

b) f=1000Hz

c) f=1MHz

Częstotliwość przedstawiam jako okres czyli T=1/f

obliczamTx i Tw aby móc policzyć ?z i ?Tx

gdzie:

Tx - czas jednego okresu

Tw - czas otwarcia bramki

?z - błąd przetwarzania układu formującego

?Tx - błąd pomiaru okresu

a ?w - błąd generatora wzorcowego wynosi 0,01%

Ja tak to rozumiem to zadanie.

begin 666 clip_image002.gif M1TE&.#EABP`I`'<`,2'^&E-O9G1W87)E.B!-:6-R;W-O9G0@3V9F:6-E`"'Y M! $`````+ (`! "&`"(`A ````````L%```%"PT+"P4```4(#0@%!0L+#0L( M!0`%" T(" @(#0@%``4("PT("P4`!0``!0T(!0@("PL%!04%!04%" 4(" @( M" 4%``4%"P$"`P$"`P$"`P$"`P$"`P7_("".9&F>IA"L;#"@<"S+:KN^<TD4 M1N[_(\(!`4@HB(D><.D3(H]%)7 G95I+"P: T'"('L2KV)3==K_AL7J\@&C7 M<*P[3K\F(F%)(*+5'R41$PTN7"XB"2P#A8$%?%9W>7M]`7^!@XJ76SP[#IEU M,UPX(PD#I"(+!9)Z?( ,J#VM14<4:5,-HH>E.*BJJHP!#JFLCI\Q5%@%7B.O M`,QM;T629@%5`#4VN"+')*C*ISS-X,^OSG/%,("U9E7.XN"(#L^GYDSI.@WL M[CWD/.W5YR0$9"M2`9>_< ;LR2-@`9(5@282%.2F#R&_?> `DLDX0D(\"P@2 M:#GX*M8=!DZL] V<P8R$QP4@12*<>?$@"EXK_MEB`071BT)>=JRXD"H`T3V" M5E0H2HT7E!R%5O0T!%33T*)';>S!( P:"89$4*W42+8L$P(0U)E=RW9*@;%M MX\H=(2!"!@6#5A";R[<LHAX[-(@04.U:"[A]$\<P1?<%8<60/Z&%QL7 8RM: M,VO>S+FSY\^@/\<2(0&O3FN9$4=>K4?9'7QH5LM6@VB%@]HW9NO>S;NW[]_ MBQE.%+RXCB&RD)PVWKL,%V5@F$N?YW6Z=(<`5DUZ:EUWJ!*D&'?GO6U9LO&^ ?[7V%C9XW1/ 3V^MNV?%CR.KRYT:EA(3J(&]RA0``.P`` ` end

begin 666 clip_image004.gif M1TE&.#EAA `I`'<`,2'^&E-O9G1W87)E.B!-:6-R;W-O9G0@3V9F:6-E`"'Y M! $`````+ (`! !^`"(`A ````````4```T(" 4(#0T+"P@%```%" L+#04% M" `%"P4`!0L(!0L%````!04%``@(#04%"PT(!04("PT("P@%!0L%!04%!0`% M!0L+"P@%" L(" @("P@(" $"`P$"`P7_("".9&F>:*JN[#D(04RT;6$<"*WO M?)\6B=Q+X3,58+BB<LD<%1:YIHF1E%JOJR,1"Z!&N6!NP_$X&&(!!X3I#;NE MC,#L&!$U9NSJ>]]C;.U$=W!Z?(4L3VLB-@2"@U^&D"@2:B,29GB.D9HG$@$3 M(@P.!G@4CT4-A"4O:)A8!16F(JLR-; I<3$3N#%_1K8J1S&41D$`0V&OL4!" M`KT_OU?)34^Q7-(EU#S7T=!+6GO;)-\ZX5+EIV2I30UH[;UC#S%5%A V6^SM MO$SX^<XZ<7,$?-+!S]V)<@`!'+G@(,>D-07JB.MFCB(//R0:^+,2#N.(!A@6 MU+L@LDLB)Q:9^9PC5U+1*#?;$#DQ,$&DA0P"" P8.+%:OI_M#EH$2O1AI22[ MY*0HB&;C-J,B+.&\0.#(! W*4GK3VJ+3P% Y"FC(`&5#M29>036TI]# L$U* M=O&,&DC!I+,KF.J3JPBKP@HG[0#=N$-O`,)QOTJ$RQ@F8%"!&TNV,J#8JU:3 M,P>K8D.?)!D#%N"<FSDS5!'T2JLNPN#!GV6K8Y/C<%<6:=E<5E4]<YO'3JN0 M<8,3+9)![QT,UJ!"(!:O<+0*+#!_K*2Y,9$[G[]I0-58L>H<7"I(KAV90%#' D=0PX.>E[>2R5PR[HD/Z07T7GWW,Q+DN .AJ=I/$%>2.$```[ ` end

Użytkownik "Marek Dzwonnik" <mdz@WIADOMO_PO_CO_TO.message.pl> napisał w wiadomości news:429c9231$ snipped-for-privacy@news.home.net.pl...

wzorcowego.

Napisałeś jakby na 100% łapały się dwa. A w praktyce załapie się częściej jedno, a rzadziej dwa (zależnie od przesunięcia faz przebiegów).

P.G.

Użytkownik "Piotr Gałka" snipped-for-privacy@CUTTHISmicromade.pl napisał w wiadomości news:429d6976$ snipped-for-privacy@news.home.net.pl

Masz rację. Chyba moja wyobraźnia krzyczy o remont ;-(