普源DS70000 系列数字示波器 高精度频率计应用指南
RIGOL 旗下的多个系列示波器都集成了频率计功能，但测量精度都停留在 6 位有效位 数，为了满足客户更严苛的测量场景，RIGOL 最新推的 DS70000 示波器将频率测 量精度提升到了 8 位有效位数，确保在满足带宽内的所有周期性信号的频率都能 被准确测量。
示波器的工作过程可分为信号输入、垂直系统（信号幅度调理）、采样（模拟信号数字 化）、频率计算和结果显示等几部分，如下图所示。
其中信号输入、垂直系统、采样属于通用数字示波器的必备功能，频率计算是通过直 接对 ADC 采样得到的原始数据进行处理和分析，得到信号频率。依托具有高速 ADC 采样功能的示波器，频率计可以很轻松的获得具有高时间分辨率（最高可达到 ADC 的 采样间隔时间）的采样点，从而得到高精度的测量结果。
频率计算过程分为以下两个步骤
步骤 1：边沿判断 示波器对周期性模拟信号进行采样量化后的数据与一个用户设置的“比较电平”进行 比较，从低到高跨过此电平的跳变为“上升沿”，从高到低跨过此电平的跳变为“下降 沿”。两个上升沿（或两个下降沿）之间的时间间隔为当前被测信号的一个周期。 正确识别信号中的边沿是频率计能够得到正确结果的前提和关键。在实际应用场景中， 真实的信号往往自带一些噪声，如果不对这些噪声进行处理，就会造成边沿的错误判断，影响最终的测量结果。如下图所示，圆圈标记的位置因为一个毛刺的存在导致了 在该位置出现了两个上升沿。
解决上述问题的方法，就是在原有比较器的基础上再增加一个比较电平，只有同时跨 过两个比较电平的跳变才被判决为“有效沿”。两个比较电平之间的区域为“迟滞区间”， 区间越大对噪声的抑制能力越强，反之则越�。庖彩谴蠹以诖シ⑾低持芯Ｌ降� 触发灵敏度的概念。RIGOL 所有系列的数字示波器都支持噪声抑制功能，用户可根据 实际情况决定是否使用。
步骤 2：统计/计算 l
测频法
一段时间内，被测信号有效信号周期个数为，这段时间内被测信号上升沿（或下 降沿）的个数减 1。用这段时间除以周期个数可以得到信号一个周期的时间，从 而得到信号频率。这“一段时间”威客电竞官网称之为“闸门时间”。通常情况下，闸门时 间内并不能包含整数个信号周期，简单进行除法计算会存在较大的误差。在实际 计算过程中，还需要将闸门时间内的起始时间和结束时间去掉，仅用整数倍信号 周期的时间进行计算。
如下图所示，设闸门时间为 Tg（9 个参考时钟），闸门时间内上升沿的个数为 N （3 个），闸门使能时刻到第一个被测信号的上升沿时间为 Ts（1 个参考时钟）， 闸门结束时刻距离最后一个被测信号的上升沿时间为 Te（1 个参考时钟）。
测周法
直接测量被测信号的一个周期的时间，叫做测周法。测周法没有闸门时间的概念， 系统仅需要测量两个上升沿之间的时间直接得到信号的周期，再通过取倒数得到 信号的频率。如下图所示，可直接得到被测信号的周期 Tc。
RIGOL 自主研发的 DS70000 系列数字示波器，依赖于 RIGOL 工程师潜心十年打造 的 UltraVisonIII 硬件平台，搭载着自主研制的“凤凰座”芯片组，实现了国内领先的 20GSa/s 超高采样率。依托该平台轻松实现了高达 8 位有效位数的高精度频率计。 DS70000 系列数字示波器多种人性化的设计，相信一定会为您带来超高品质的体验。
频率计的性能指标
有效位数
有效位数是指从测量结果的左起第一个非 0 后的所有位数。 DS70000 系列示波器超高的 20GSa/s 采样速率实现了采样点间隔的时间分辨率小至 50ps，其内部集成的频率计依托更小的△T 误差和更精确的测量算法，使得测量结果 达到了最高 8 位有效位数的精度。在实际应用中用户可以根据实际情况在 3bits~8bits 的有效位数范围内自由设置。
测量时间
测量时间是指能够重新获取一次有效测量结果所需要的时间。 l
对于测频法，测量时间等效于闸门时间。DS70000 系列示波器能够在 1s 内的测 量时间提供最大 8 位有效位数的结果，兼顾了测量速度和测量精度。 l
对于测周法，测量时间取决于被测信号的周期，被测信号的周期越大测量时间越 长，比如测量一个 0.1Hz 信号，测量时间为 10s。
测量误差
测量误差主要来自以下几个方面 l
数字量化误差
被测信号与量化过程中的使用的时钟属于异步关系，在采样时刻会存在+/-一个采 样时钟的误差。 l
边沿误判导致的误差
如果信号自身噪声比较大，在进行边沿判断的过程中就会有错误的边沿被识别， 导致测量结果误差较大。 l
参考时钟精度（等效于水平时基精度）
频率计的测量基于水平时基，水平时基采用的参考晶振性能决定该指标。若用户 需要更加精确的测量，可以使用外部更加精确的 10M 参数时钟。
频率计的统计功能
DS70000 系列示波器的频率计还集成了统计功能，统计结果包括了，自测量功能开启 后测量结果中的最大值、最小值和平均值。用户通过观察统计结果可以清晰的知道在 RIGOL 9 应用指南/技术说明书 测量的这段时间内测量结果是否存在过大、过小等异常问题。
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