LABORATORIUM MIERNICTWA KOMPUTEROWEGO

Ćwiczenie nr 1

Pomiar Częstotliwości

1. Cel ćwiczenia:

Podstawowym celem ćwiczenia jest pomiar częstotliwości techniką cyfrową.

2. Opis układu pomiarowego

Tem układ pomiarowy składa sie z dzielnika częstotliwości mierzonej, programowalny dzielnik częstotliwości, licznik. Użycie dzielnika wejściowego umożliwia zastosowanie metody pomiaru okresu do pomiaru częstotliwości. Programowalny dzielnik częstotliwości pozwala na wybranie częstotliwości sygnału bramkującego lub częstotliwości zliczanej przez układ licznika podczas pomiaru okresu. W module możliwy jest wybór rodzaju sygnału wzorcowego: wewnętrzny 1MHz (wewnętrzny generator 10MHz i dzielnik dzielący przez 10) lub sygnał z magistrali EURO (także 1MHz). Do zliczania impulsów z bramki w module zastosowano 24-bitowy licznik binarny.

3. Opracowanie pomiarów

1. Pomiary wykonane dla generatora kwarcowego przy czterech nominalnych częstotliwościach:

- 5 MHz

- 1 MHz

- 500 kHz

- 100 kHz

2. Pomiary dla generatora RC przy częstotliwości 200kHz

3. Pomiary dla generatora VCO przy zmianie napięcia

Ad. A) Generator kwarcowy.

W tabelce porównano częstotliwości nominalne z częstotliwościami średnimi obliczonych z wyników pomiarów

Częstotliwość nominalna [Hz]	Częstotliwość średnia obliczona [Hz]
5000000	4999940,000	Generator kwarcowy
1000000	999988,086	Generator kwarcowy
500000	499994,667	Generator kwarcowy
200000	190267,801	Generator RC
100000	99999,762	Generator kwarcowy

Dalsze pomiary zostaly wykonane dla generatorów kwarcowych o nominalnych częstotliwościach taktowania 1 MHz i 500 kHz.

Dla generatora kwarcowego o częstotliwości nominalnej 1 MHz wyznaczono charakterystykę, na której widać jak sie zmienia częstotliwość w czasie.

Do obliczenia wartosci średniej wykorzystano 350 próbek

f = ( 999988,09 ± 0,42 ) Hz

Błąd względny

δ = 0,00042 ‰

Współczynnik kalibracji wynosi około 1,000012

Dla generatora kwarcowego o częstotliwości nominalnej 500 kHz wyznaczono charakterystykę, na której widać jak sie zmienia częstotliwość w czasie.

Do obliczenia wartosci średniej wykorzystano 63 próbek

f = (499994,67 ± 0,96 ) Hz

Błąd względny

δ = 0,00020 %

Współczynnik kalibracji wynosi około 1,000011

Ad. B) Generator RC.

Opracowanie pomiarów zostalo wykonane dla generatora RC o nominalnej częstotliwości 200 kHz.

Dla generatora RC o częstotliwości nominalnej 1 MHz wyznaczono charakterystykę, na której widać jak sie zmienia częstotliwość w czasie.

Do obliczenia wartosci średniej wykorzystano 625 próbek

f = (190267,80 ± 17,70 ) Hz

Błąd względny

δ = 0,0093 %

Współczynnik kalibracji wynosi około 1,051

Ad. A) Generator VCO.

Tutaj została zbadana charakterystyka zależności częstotliwości od napięcia. Mierzyłem częstotliwość dla nastawionego napięcia. Zacząłem od 0 V do 14 V zmieniajac nastawę co 0,5 V. Dla każdego napięcia które zmieniało sie co 0,5 V wycinałem dokładnie 33 próbki.

Napięcie [V]	Częstotliwość [Hz]	Błąd [Hz]
0	241,152	2,234
0,5	20968,485	0,735
1	42748,424	0,860
1,5	59828,182	0,441
2	80276,909	0,992
2,5	98488,242	0,959
3	115241,758	0,867
3,5	129864,485	1,587
4	147248,606	1,984
4,5	162867,576	1,415
5	176514,788	1,734
5,5	186716,121	2,315
6	197866,303	1,598
6,5	210919,152	2,241
7	220429,152	2,832
7,5	236092,546	1,389
8	248390,485	2,528
8,5	258131,273	2,127
9	258821,394	2,649
9,5	259608,606	1,631
10	260138,485	1,708
10,5	260220,364	2,259
11	260542,242	1,459
11,5	260801,818	2,910
12	261019,212	1,782
12,5	261208,182	2,579
13	261380,000	2,667
13,5	261541,455	1,962
14	261694,182	5,675

Z powyższego wykresu można wywnioskować, że dla napięć od 0 V do około 9 V zależność częstotliwości od napięcia jest linowa, zaś później od 9 V częstotliwość utrzymuje sie na stałym poziomie około 260kHz.

4. Wnioski

Z powyższych wyników pomiarów można stwierdzić, że najbardziej stabilny i utrzymujący częstotliwość z bardzo wysoką dokładnością jest generator kwarcowy. Dla generatora kwarcowego im były niższe częstotliwości tym coraz większy błąd, ale i tak on był znikomy w porównaniu do generatora RC. W obu jednak przypadkach były odchylenia częstotliwości od wartości nominalnej. Generator VCO charakteryzował sie charakterystyką liniową w przedziałach od 0 V do 9 V zaś później od 9 V do 14 V częstotliwość utrzymywała sie na stałym poziomie.

Dariusz Wenderlich

nr. indeksu 210600

---