外文翻譯--高精度頻率計(jì)（譯文）

1、中文 中文 2700 字高精度頻率計(jì)B. A.弗曼，Verzin頻率正在成為用于控制，轉(zhuǎn)換和測(cè)量越來越廣泛的參數(shù)。目的在于適應(yīng)自動(dòng)裝置，測(cè)量，顯示和轉(zhuǎn)換技術(shù)目前的發(fā)展階段。其中，數(shù)字方法測(cè)量和轉(zhuǎn)換頻率是最精確的。目前還存在著合理的改善模擬頻率轉(zhuǎn)換器和頻率計(jì)精度等級(jí)的方法。這篇文章中介紹的是高頻信號(hào)到 ADC 的信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器被用作頻率計(jì)，是一種具有輸出0.1等級(jí)指針式儀表。應(yīng)用于此頻率計(jì)設(shè)計(jì)中的模擬儀器基本標(biāo)準(zhǔn)包括通過收集測(cè)量頻率

2、脈沖的方法來探測(cè)電壓的平均值，并用相應(yīng)的脈寬和幅度來校準(zhǔn)這些脈沖。這種裝置的誤差實(shí)際上取決于它們的校準(zhǔn)穩(wěn)定性與可變電源電壓和溫度。利用穩(wěn)定的晶體發(fā)電機(jī)，并結(jié)合高精度的電壓穩(wěn)定劑的方法，該電路通過獲得集成的持續(xù)時(shí)間，從而達(dá)到高精度測(cè)量水平。這種方法的應(yīng)用[1]使人們有可能降低的頻率計(jì)的基本誤差為0.01％。實(shí)際電路中的其他錯(cuò)誤無法使這一精度得到實(shí)現(xiàn)。下面我們分析施加這樣的電路來設(shè)計(jì)一個(gè)頻率計(jì)的可能性。頻率計(jì)（圖1和圖2）由一個(gè)脈寬整形電路

3、、一個(gè)脈沖幅度整形電路和積分單元組成。整形電路包括由時(shí)鐘頻率生成器 CG 控制的同步門。在沒有輸入信號(hào)的觸發(fā)器1Tr 處于位置1時(shí)，柵極與被阻止，并且觸發(fā)器2Tr 處于位置0。持續(xù)時(shí)間整形電路（觸發(fā)器2Tr）輸出低電勢(shì)。在接收到測(cè)量頻率的脈沖時(shí)，觸發(fā)器1Tr 被觸發(fā)，與門導(dǎo)通，并且程序時(shí)鐘脈沖將觸發(fā)器2Tr設(shè)置為位置1。接下來時(shí)鐘脈沖返回觸發(fā)2Tr，然后觸發(fā)觸發(fā)器1Tr 回到它們的初始位置。因此，每一個(gè)接受的測(cè)量頻率脈沖都在觸發(fā)器2Tr

4、 的輸出端產(chǎn)生了一個(gè)電勢(shì)差。這個(gè)差持續(xù)了時(shí)鐘頻率的一個(gè)周期。持續(xù)時(shí)間整形電路的穩(wěn)定性是由時(shí)鐘頻率發(fā)生器和觸發(fā)器2Tr 輸出的壓降脈沖邊緣決定的。晶體穩(wěn)定的發(fā)生器可以在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)保持它的頻率而無需精度為5 - 10 的恒溫控制。因此，在形成的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的基本不穩(wěn)定性取決于電路晶體管的開關(guān)時(shí)間。飽和晶體管的開關(guān)時(shí)間包括有效脈沖邊緣的持續(xù)時(shí)間和于飽和晶體管電阻隨溫度變化的不穩(wěn)定性。集電極電壓的絕對(duì)值和它對(duì)于飽和恒定深度的溫度系數(shù)

5、值取決于操作環(huán)境，并且，對(duì)于考慮中的兩種類型的晶體管是不同的。在一個(gè)閉合開關(guān)的輸出端的電壓的不穩(wěn)定性是由集電極電壓源和由不受控制的集電極熱電流造成的電壓降決定的。在所考慮的裝置中，振幅整形電路由一個(gè)半導(dǎo)體穩(wěn)壓器供給，它是一個(gè)穩(wěn)定因子為100的補(bǔ)償類型，且溫度不穩(wěn)定性的最大值為0.001%/℃。由于不受控制的開關(guān)晶體管的熱度變化，輸出電壓也會(huì)變，這種變化對(duì)于負(fù)荷為1KΩ 的硅晶體管來說可以被減少到最低限度不超過0.025mv/℃。為了得到

6、頻率計(jì)的高線性，有必要確保在沒有測(cè)量頻率時(shí)的零輸出信號(hào)。它需要使用一個(gè)相對(duì)于飽和晶體管 （見圖2）殘余電壓的補(bǔ)償電壓。補(bǔ)償是通 1 T過連接一個(gè)額外的與 恒飽和條件類似的晶體管 來得到的。通過調(diào)整晶體管 1 T 2 T的飽和深度（通過電阻 R1和 R2） ，就可能同時(shí)補(bǔ)償設(shè)備的溫度不穩(wěn)定性。為 2 T了挑選出正比于測(cè)量頻率的輸出電流的直流分量，電壓分接出整形開關(guān)和晶體管的差被饋送到一個(gè)由動(dòng)圈式儀表組成的積分單元。有必要糾結(jié)于正確地選擇電

7、路，以滿足輸出脈沖持續(xù)時(shí)間和幅度的最佳整形需求。讓我們確定一個(gè)對(duì)總的附加頻率計(jì)誤差的兩個(gè)參數(shù)有同等不穩(wěn)定影響的最佳條件。在圖3所示的數(shù)據(jù)可以看到，不飽和時(shí)間的不穩(wěn)定性是最重要的。因此，對(duì)于只有200微秒的脈沖持續(xù)時(shí)間和 Ks=4的飽和度比率，沒有補(bǔ)償?shù)某掷m(xù)整形電路的不穩(wěn)定性在20-50℃的范圍內(nèi)總計(jì)約為0.008％/℃（圖三中的曲線１） 。幅度整形電路的不穩(wěn)定性相似值是 MP106晶體管和20V 的開關(guān)電源電壓在相同飽和度比時(shí)得到的。飽

8、和度比率的進(jìn)一步升高對(duì)振幅整形電路的工作有益，但它損害了持續(xù)時(shí)間整形電路的穩(wěn)定性。 上述脈沖持續(xù)時(shí)間決定了頻率的測(cè)量極限。因此 us， HZ =200 p t max 2500 f ?（考慮由于同步元素的操作環(huán)境下，測(cè)量延遲一個(gè)周期的可能性） 。上述溫度誤差可以由前面描述的參數(shù)補(bǔ)償方法來減少，通過在20-50℃范圍內(nèi)不超過0.0012/℃的誤差增大一個(gè)值的5-7倍。上述溫度范圍內(nèi)脈沖持續(xù)時(shí)間和幅度整形電路的總最大誤差將保持低于0.07%