可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器提高輸出頻率準(zhǔn)確度方法

綜合以上三種方案的誤差情況，因Np近似引起的輸出頻率誤差有以下特點(diǎn)：

①三種方案的Δf(f)曲線都是由一組分辯率為-1的平行線段組成，子頻段越寬，斜線段越長(zhǎng)。說明各子頻率的最大絕對(duì)誤差值max（|Δf|）及max（|r|）與子頻段寬度成正比，而子頻段的寬度與n成反比。

②方案③各子頻段的max（|Δf|）和max（|r|）為前面方案一半，說明方案③較前兩方案更合理。以后討論Np取值時(shí)都按方案③。

③ 評(píng)價(jià)發(fā)生器的準(zhǔn)確度，是用給定頻段最大相對(duì)誤差的大小。最大相對(duì)誤差大小取值越小，則發(fā)生器的準(zhǔn)確度越高。在子頻段[fin/(n+1)，fin/n] 中，其極大值為1/(2n+1)。由此可以看出，fin一定時(shí)，f越大，n越小；子頻段的|r|極大值越大，準(zhǔn)確度越低。對(duì)于給定輸出頻段的準(zhǔn)確度，可以用該頻段頻率上限對(duì)應(yīng)的子頻段|r|的極大值來評(píng)價(jià)。換言之，提高了輸出高頻段的準(zhǔn)確度，也就提高了整修輸出頻段的準(zhǔn)確度。

表1是設(shè)fin=10 7Hz，f在不同數(shù)量級(jí)Hz頻段，由N近似影響f準(zhǔn)確度的指標(biāo)。

從表1可以看出，f每增加1個(gè)數(shù)量級(jí)，max（|r|）增加1個(gè)數(shù)量級(jí)，max（|Δf|）增加2個(gè)數(shù)量級(jí)。

2 提高輸出頻率準(zhǔn)確度的方法

在給定可編程定時(shí)/計(jì)時(shí)器條件下，針對(duì)Np引起輸出頻率誤差的特點(diǎn)，可以采取不同方法消除或減小輸出頻率誤差，從而提高輸出頻率的準(zhǔn)確度。

（2）脈沖發(fā)生器僅需有限個(gè)確定頻點(diǎn)輸出時(shí)的情況

脈沖發(fā)生器僅需有限個(gè)確定頻點(diǎn)輸出時(shí)，以下兩種方法可以消除因計(jì)數(shù)值近似引起的輸出頻率誤差。

①單時(shí)鐘公倍數(shù)法。若取fin為這些頻點(diǎn)的公倍數(shù)，則其中每個(gè)頻點(diǎn)f對(duì)尖的N都為整數(shù)，從而消除了因計(jì)數(shù)值近似引起的輸出頻率誤差。采用此法須注意，一是fin不得超出脈沖發(fā)生器的允許輸出頻率上限；二是確定已知頻點(diǎn)的有效位數(shù)時(shí)，要考慮到晶振的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。

② 多時(shí)鐘源公倍數(shù)法。采用單時(shí)鐘公倍數(shù)法確定的fin超出脈沖發(fā)生器輸入頻率上限時(shí)，可以采用二時(shí)鐘源或多時(shí)鐘源公倍數(shù)法。二時(shí)鐘源公倍數(shù)法的具體做法是，將各輸出頻點(diǎn)分成兩級(jí)，分別求出各組對(duì)應(yīng)的公倍數(shù)fin1及fin2，若此fin1或fin2有一個(gè)大于脈沖發(fā)生器輸入頻率上限時(shí)，則重新分且，直到兩組的公倍數(shù)fin1及fin2都達(dá)到輸入頻率上限要求。電路上設(shè)置相應(yīng)的兩振蕩電壓及二選一開關(guān)，根據(jù)輸出頻率而將對(duì)應(yīng)的fin1或fin2切換到脈沖發(fā)生器的輸入端。若分成兩組后，無論怎樣調(diào)整分組都不能使fin1及fin2同時(shí)滿足輸入頻率上限要求，則可采用多時(shí)鐘源公倍數(shù)法。考慮到增加時(shí)鐘源數(shù)后，給軟硬件帶來的復(fù)雜性，在滿足輸入頻率上限要求的前提下，時(shí)鐘源數(shù)應(yīng)盡量少。

（2）已知輸出頻率上限，不能確定具體期望輸出頻率時(shí)的情況

已知輸出頻率上限，不能確定具期望輸出頻率時(shí)，盡量提高fin或增加時(shí)鐘源數(shù)，縮小近似子頻段寬度，減小子頻段內(nèi)可能出現(xiàn)的max(|r|)及max（|Δf|）。

①提高時(shí)鐘源fin法。若要求輸出頻率上限為fmax，則對(duì)應(yīng)Nmin=fin/fmax=nmin+δ。輸出頻段可能出現(xiàn)的max(|r|)=1/(2nmin+1)若能使fin增大，則nmin增大，max（|r|）相應(yīng)減小，從而提高了輸出頻率的準(zhǔn)確度。