图1 电信号波形的三个参数
频率计数器是一种测量电子电路中产生的频率的数字设备。
电信号可以使用三个参数来表示：频率、幅度和相位。另外，周期可以通过频率的倒数来确定，频率测量是电信号基本测量中的一个重要参数。
通用计数器是一种除频率计数外还具有多种功能的计数器，例如占空比测量、脉冲上升时间和时间间隔。
频率计数器与电流表和电压表一样，被用作电信号测量中的基本测量仪器。尽管有些产品可作为独立的频率计数器使用，但许多具有频率计数器功能的产品已被开发为具有多种功能的设备的一部分，例如数字万用表、示波器和光谱分析仪。
频率计数器的特点是其原理极其简单。由于可以自己制作，因此还提供套件。许多公司都出售频率为数十 MHz 的频率计数器套件。原因是直接频率计没有复杂的运算。
此外，一些多功能测试仪配备了可以测量频率的范围，并且由于这些类型易于操作，因此它们在我无法携带大型测量设备的场所特别有用。然而，虽然它具有易于使用的优点，但缺点是不适合需要高频或大量有效数字的应用。
大多数套件都是基于 LSI 的，因此您无法了解其所有结构，但您可以感受一下。
频率计数器由波形整形电路、门电路、晶体振荡器和计数电路组成。
输入信号被转换成“脉冲串”。
生成具有固定时间宽度的脉冲。产生一个时间窗（门时间）来测量脉冲串，该时间窗作为测量频率的窗口。 （见图2-a、图2-b）
我们通过计算时间窗口中包含的脉冲数量来测量原始信号的频率。频率测量的分辨率由晶体振荡器产生的时间窗口的时间宽度决定。例如，如果时间窗口为1秒，则可以以1Hz为单位显示，如果时间窗口为0.1秒，则为10Hz，分辨率与时间的时间宽度的倒数成正比窗户。
在频率计数器中，大多数误差发生在脉冲串生成时。特别是，如果输入信号包含噪声，脉冲的上升可能会变得不稳定，或者可能会生成不应该存在的额外脉冲。 （见图2-c）
防止错误的一种方法是重复测量并平均噪声分量。这可以减少生成脉冲串时发生的错误。
频率计数器是一种测量输入信号频率并显示结果的设备。有两种测量方法：“直接法”，由于易于实现而长期使用；“倒数法”，虽然成本较高，但可以获得较高的有效位数。
零点交叉测量
直接法频率计数器测量输入信号频率在零点交叉的次数。如果输入信号是正弦曲线，则计算它向下或向上穿过零点的次数。直接频率计数器的优点是它可以仅使用硬件轻松实现。因此，这种方法长期以来一直被使用，并将每秒过零点的次数显示为频率的测量值。
直接法频率计数器的特点是在内部创建精确的参考时钟，并通过打开该时间量的时间窗口来测量时钟穿过零点的次数。
测量有效位数
直接法频率计数器的有效位数由时间窗的时间宽度和输入频率决定，例如输入频率为1GHz，时间窗为1秒，测量值为1x10^9，有效位数为1。即10位。当输入频率为1kHz时，有效位数为4位，分辨率均为1Hz。
这里，增加时间窗宽度会提高分辨率，例如，如果时间窗宽度设置为100秒，则1kHz时有效位数为6位，分辨率为0.01Hz。但一次测量至少需要100秒是不现实的，工作效率显着降低。另外，需要了解的是，测量值总会存在±1的量子误差。
如果只想测量高频信号，使用直接法频率计数器没有任何问题，但为了提高直接法的精度，需要增加时间窗宽度。然而，使用直接法时，增加时间窗宽度也会增加一次测量所需的时间，其缺点是效率极低。在这些情况下，可以选择倒数频率计数器。
倒数频率计数器使用内部参考时钟对输入波形或分频波形进行计数。特别是在测量低频时，它具有能够获得大量有效数字的优点。倒数频率计数器的有效位数由内部参考时钟和门控时间决定，具有不受输入频率影响的特点。
例如，如果内部参考时钟为 10 MHz，选通时间为 1 秒，则有效位数为 7；如果内部参考时钟为 10 秒，选通时间为 10 秒，则有效位数为 7。将会是8。虽然倒数法可以在低频范围内的测量中获得大量的有效位数，但由于计数器本身的操作复杂，因此具有价格昂贵的缺点。
