最小采样频率计算公式_【鼎阳硬件智库原创 | 测试测量】示波器和频率计测量频率，哪个更准？...

高学琴 鼎阳硬件设计与测试智库专家组成员

在电子技术领域中，信号频率的测量是我们经常会遇到的问题，示波器和频率计均可以实现频率测量，那么究竟哪种方法的测量结果更为准确呢？下面我们将就这两种方法的测量原理和区别来做一些说明：

一、示波器测频率

示波器被称为工程师的眼睛，是时域上观察信号不可或缺的工具。现在普及的绝大多数是数字示波器。数字示波器的本质是将待测的模拟信号转换为离散的采样点，点和点通过某种方式相连组成了示波器屏幕上的波形。根据屏幕上的波形，示波器采用软件编程的“算法”来计算波形的相关参数。

频率是任何一台数字示波器都具有的测量参数，是周期的倒数，表示信号在单位时间（1秒）内变化的次数,通常用f表示，基本单位是Hz，1Hz表示每秒变化一次。 数字示波器测量频率的算法是怎么来的呢? 理解这个算法就理解了示波器测量频率的准还是不准的误差源。）

主流的数字示波器对频率进行测量算法是按周期的倒数来计算的。先计算出周期，再计算出频率。 示波器计算周期的算法是：计算出信号这个上升沿幅值50%的点到相邻下一个上升沿幅值50%的点之间的时间间隔。因此，示波器要先获得50%的点。要得到50%的点，必然需要确定幅值，那么我们就需要理解示波器测量参数的第一算法：确定高电平和低电平

峰峰值表示所有采样样本中的最大样本值减去最小样本值，这好理解，在示波器算法中也好实现; 而幅值表示被测信号的“高电平”减去“低电平”。高电平和低电平分别在哪里？ 这就需要定义算法。这个算法的确定将不只是直接影响到“幅值”这个参数值，还将影响到绝大多数水平轴的参数值，如上升时间,下降时间，宽度，周期等，因为水平轴的参数要依赖于垂直轴的参数。

不同示波器厂商给出的“高电平”和“低电平”算法可能不尽相同，但都会采用公认的IEEE定义的算法，如图1所示，首先对图示中“LEFT CURSOR”(左光标)和“RIGHT CURSOR”(右光标)时间范围内的波形数据样本向垂直方向做“轨迹直方图”，从图中看上去， 轨迹直方图的垂直方向和原始波形的各采样点在垂直方向的位置一一对应，水平方向则表示在这个各位置上采集到的数据样本点的个数。图例中表示，有两个位置的数据样本出现的概率最高，这两个位置就分别被确定为“高电平（图示中表示top的位置)”和“低电平(图示中表示base的位置)”。（详见参考文献《关于数字示波器测量参数的第一算法》）

图1 IEEE定义的高电平和低电平算法成为其它一些参数算法的"源头"

如图1所示，幅值的定义是base（底部）到top（顶部）的纵轴差值。而top和base值是根据概率分布计算得来，若屏幕上样本数不够，一点点的过冲或下冲就可能影响到直方图分布的最大概率状态的确定，则会产生统计误差。

利用鼎阳SDG5160信号源产生峰峰值为3V，频率49.0258642MHz的正弦波信号，输入到国内首款智能示波器鼎阳SDS3034（此示波器具备AIM功能，测量结果精确；并内置了硬件频率计，便于对比分析）中，得到测量参数结果如图2所示：