頻率測量
在倒數(shù)計頻器中，不管有沒有采用內(nèi)插法，頻率測量都有一個規(guī)定的開始點(開始觸發(fā)事件)和結(jié)束點(結(jié)束觸發(fā)事件)。在每個測量的開始點和結(jié)束點之間都必定有一段死時間，用來將結(jié)果傳輸?shù)捷敵鼋涌谏?，并將計度器歸零以及為下一次測量準備儀器的電子線路。但是連續(xù)時間戳計度器卻不會有這種情況(如圖3)。
連續(xù)時間戳計度器連續(xù)不斷地記錄輸入信號觸發(fā)事件和時間。在原理上，計數(shù)會不定地從一個開始點開始一直持續(xù)到計數(shù)鏈飽滿并重新從零開始。有了規(guī)則的時間間隔(步調(diào)間隔)，就可以從各個計度器中讀取瞬間的內(nèi)容，以及計時內(nèi)插值，而不需要中斷計數(shù)器的運行。數(shù)值(觸發(fā)事件或者“時間”和時間或者“時間戳”)被儲存在高速存儲器中。
讀取和輸入觸發(fā)往往是同步的，也就是說，計算的輸入周期的數(shù)值往往是一個精確值。正如在倒數(shù)計數(shù)器中的那樣，任何不確定度都來自監(jiān)控時間的不準確性。
在一定次數(shù)的事件被存儲，或者過了一段時間之后，數(shù)據(jù)將會被分析、后處理，并顯示給操作員。一個普通的倒數(shù)計數(shù)器只是在某一個時間段，例如1s內(nèi)進行了頻率測量之后，將最終數(shù)據(jù)傳輸出來，而一個連續(xù)時間戳計數(shù)器則能夠保存并提供在同樣的時間段內(nèi)數(shù)百甚至數(shù)千個有時間戳的事件的信息。
一個傳統(tǒng)的倒數(shù)計數(shù)器在以一個0.0的初始值開始測量之后，在測量結(jié)束時只顯示一個數(shù)值。而一個連續(xù)時間戳計數(shù)器則能夠提供雙軸信息：在橫軸上顯示輸入周期(事件)，縱軸顯示時間(時間戳)。測量的開始和結(jié)束點之間的圖線的彎曲則為平均時段(被輸入周期數(shù)劃分的總時間)。測量的分辨率，例如線條彎曲的不確定度，取決于測量中所采用的開始和結(jié)束點的不確定度。在時間戳計數(shù)器中，大量事件的信息被以圖中的直線顯示，每個都有一個特定的分辨率。
通過采用一個著名的統(tǒng)計學(xué)方法―線性回歸―可以以一個(N)0.5/2.4的因數(shù)來改進直線彎曲(測量時段的時間長度)的分辨率，此處的N是一個給定的測量時間內(nèi)測量點的數(shù)值。例如，如果是1000個點，那么分辨率就通過一個參數(shù)(1000)0.5/2.4=31.622/2.4=13.176來改進。圖5和圖6顯示了相比于開始－結(jié)束的測量方法，如何通過應(yīng)用線性回歸來改進分辨率(或者說是直線彎曲的不確定度)。
借助線性回歸，連續(xù)時間戳頻率計數(shù)器可以通過利用測量的開始和結(jié)束點之間的大量“中介”數(shù)值來改進頻率分辨率。此種測量方法還有其它好處，因為它本質(zhì)是兩維的，并能夠提供一個真實時間標度，用來作為時間上彼此相關(guān)的單獨的觸發(fā)事件的參考(標準的倒數(shù)計數(shù)器只能提供單個數(shù)值，而不能顯示時間上的相互關(guān)系)。相比于以單維形式測量的傳統(tǒng)計數(shù)器，以一個真實時間標度來進行測量的連續(xù)時間戳頻率計數(shù)器可以顯示整個過程中頻率的改變。這就像電壓計的測量結(jié)果和顯示時變電壓的示波鏡的測量結(jié)果之間的比較一樣。真實時間標度也讓連續(xù)時間戳計數(shù)器可以改進對測量數(shù)據(jù)例如一個快速傅立葉轉(zhuǎn)換的后處理分析。
CNT-90(如圖7)這樣的連續(xù)時間戳計數(shù)器允許進行單個時間段的“背對背”測量，在測量之間沒有死時間。在嘗試檢測“遺漏時段”以及要在一個序列中跟蹤所有周期時，這一性能是相當(dāng)重要的。對這一性能的應(yīng)用是多種多樣的，從串行數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和組件的評估，到機械旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器的測試。傳統(tǒng)的倒數(shù)計數(shù)器最多也就只能每隔一個時段進行測量，并還會導(dǎo)致所有測量中有50％的測量具有不確定性。而消除了倒數(shù)計數(shù)器中的死時間的連續(xù)時間戳計數(shù)器，則可以計算高頻震蕩器的阿倫方差，而這是測量相位噪音和頻率穩(wěn)定性中所必須的。
下載文檔
