文章簡單闡述了數(shù)字頻率計在設(shè)計之前的理論分析，給出了數(shù)字頻率計誤差分析、靈敏度涵義、觸發(fā)信號誤差、信號時間間隔的測量等問題的理論分析，為數(shù)字頻率計的設(shè)計打下了一定的基礎(chǔ)。

　　本課題是2016年全國大學生電子設(shè)計競賽的賽題之一，從其設(shè)計要求指標和難度而言，均高于往屆類似的賽題。本設(shè)計從多種角度給出筆者認為最佳的設(shè)計方案，愿此文能給廣大讀者、在校大學生、電子設(shè)計與制作愛好者提供有幫助的設(shè)計理念和設(shè)計方案。

　　1.1 課題設(shè)計指標

　　（1）頻率和周期測量功能 。

　?、僬也ǎl率范圍為1 Hz～100 MHz；有效值電壓范圍為10 mV～1 V；

　?、陬A(yù)置閘門時間為 1 s 時，測量誤差的絕對值不大于10-4。

　?。?）時間間隔測量功能。

　?、俜讲ǎl率范圍為100 Hz～1 MHz；峰峰值電壓范圍為50 mV～1 V；

　?、诒粶y時間間隔的范圍為0.1 μs～100 ms；

　　③測量誤差的絕對值不大于10-2。

　　（3）脈沖信號占空比的測量功能。

　　①矩形波，頻率范圍為1 Hz～5 MHz；峰峰值電壓范圍為50 mV～1 V；

　?、诒粶y脈沖信號占空比的范圍為10%～ 90%；

　　③測量誤差的絕對值不大于10-2 。

　?。?）刷新時間≤ 2 s，顯示穩(wěn)定，并能自動顯示單位。

　?。?）其他。例如，進一步降低被測信號電壓的幅度等。 1.2 賽題考核的主要技術(shù)指標 1.2.1 測量誤差

　?。?）頻率和周期測量誤差不大于10-4（難點：1 Hz， 100 MHz）；

　?。?）時間間隔測量誤差不大于10-2（難點：頻率為100 Hz，測量0.1 μs）；

　?。?）占空比測量誤差不大于 10-2（難點：頻率為1 MHz，測量10%）。

　　1.2.2 靈敏度

　?。?）頻率和周期測量時，被測信號有效值電壓范圍為 10 mV～1 V；

　?。?）進一步降低被測信號電壓的幅度。

　　1.2.3 測量誤差指標的涵義

　?。?）被測信號在1 Hz～10 MHz范圍內(nèi)，每一個頻率點上的測量誤差均≤10-4。

　?。?）10-4的涵義：若fx=1.123456‥‥Hz，由于１Hz的10-4 為0.000 1 Hz，則應(yīng)該顯示 1.123 4±0.000 1 Hz。即允許的顯示數(shù)為1.123 3～1.123 5三者之一。

　　（3）為了體現(xiàn)10-4的精度，頻率計的顯示范圍應(yīng)該為： 1.000 0 Hz～99.999 MHz。即頻率計應(yīng)該采用5位數(shù)字顯示，且最高顯示位不能為“0”，且單位能自動設(shè)置，小數(shù)點能自動定位。

　　（4）如果顯示位數(shù)采用4位及以下，則儀器不能體現(xiàn) 10- 4的精度；如果顯示位數(shù)采用6位及以上，則數(shù)據(jù)最后有2～3位含有誤差，無意義。