1、中文中文 2700 字字 高精度频率计 B. A.弗曼，Verzin 频率正在成为用于控制，转换和测量越来越广泛的参数。目的在于适应自动 装置，测量，显示和转换技术目前的发展阶段。其中，数字方法测量和转换频率 是最精确的。目前还存在着合理的改善模拟频率转换器和频率计精度等级的方 法。这篇文章中介绍的是高频信号到 ADC 的信号的转换器。转换器被用作频率 计，是一种具有输出0.1等级指针式仪表。 应用于此频率计设计中的模拟仪器基本标准包括通过收集测量频率脉冲的 方法来探测电压的平均值，并用相应的脉宽和幅度来校准这些脉冲。这种装置的 误差实际上取决于它们的校准稳定性与可变电源电压和温度。 利用稳定
2、的晶体发 电机，并结合高精度的电压稳定剂的方法，该电路通过获得集成的持续时间，从 而达到高精度测量水平。 这种方法的应用1使人们有可能降低的频率计的基本误差为0.01。实际电 路中的其他错误无法使这一精度得到实现。 下面我们分析施加这样的电路来设计 一个频率计的可能性。 频率计（图1和图2）由一个脉宽整形电路、一个脉冲幅度整形电路和积分单 元组成。整形电路包括由时钟频率生成器 CG 控制的同步门。 在没有输入信号的触发器1Tr 处于位置1时，栅极与被阻止，并且触发器2Tr 处于位置0。持续时间整形电路（触发器2Tr）输出低电势。在接收到测量频率的 脉冲时，触发器1Tr 被触发，与门导通，并且程
3、序时钟脉冲将触发器2Tr 设置为 位置1。 接下来时钟脉冲返回触发2Tr， 然后触发触发器1Tr 回到它们的初始位置。 因此，每一个接受的测量频率脉冲都在触发器2Tr 的输出端产生了一个电势差。 这个差持续了时钟频率的一个周期。 持续时间整形电路的稳定性是由时钟频率发生器和触发器2Tr输出的压降脉 冲边缘决定的。 晶体稳定的发生器可以在一个很宽的温度范围内保持它的频率而无需精度 为 5- 10 的恒温控制。因此，在形成的脉冲持续时间内的基本不稳定性取决于电路 晶体管的开关时间。 饱和晶体管的开关时间包括有效脉冲边缘的持续时间和从饱 和状态切换出来所需要的时间。应当指出的是，由于输出晶体管2Tr
4、 和开关 S 的 输入晶体管工作在反相位， 可以得到其滞后影响的部分或全部补偿和输出的脉冲 持续时间。在实践中，很难达到完全补偿，尤其是在很宽的范围内。 图1 频率计结构图 图2 输出脉冲整形电路 图3 饱和条件下不饱和时间晶体管的温度依赖性 从图3看出，饱和条件下不饱和时间晶体管的温度依赖性：1） b i=2mA， c i=25mA；2） b i=10mA， c i=12mA；3） b i=5mA， c i=12mA（曲线1和3由无正偏 压电流获得，曲线2 b i =0.5mA） 。 图3显示了 MP20和 MP106晶体管的不饱和时间和饱和度之间的关系。从上 述关系可以看到，绝对饱和度降低时，温度系数和在宽温度范围内的非线性程度 在 MP106硅晶体管中更小。因此，从时间整形的要求来看，硅晶体管（对于同 样的放大系数）是更可取的。由于在上面的电路中边缘持续时间的绝对值比不饱 和时间小得多，并且不超过0.50.6微秒，所以没有实质性的变化是由包含脉冲 边缘的时间的不稳定引起的。 幅度整形电路的稳定性是由精度决定的， 在这个精度下电压电平相对应的打 开和闭
