方波計算頻率

scottwang

duke83 發表於 2014-10-24 09:14 AM
如果是測試的信號是很準的 1Hz，用傳統計頻儀用 1S Gate Time 來測會得到 1Hz 的顯示數值，用 10S Gate T ...

你說的那些我都知道,

>不是測量一秒預估九秒的方式，此預估方式也只能提高十倍的表頭解析度，
>這種方式是每一秒都在計算且每一秒的數值都是精確的。
這個就是預估式的,難道你沒看出來嗎?

將還沒有發生的數值顯示出來就是預估值,不管用什麼方式都一樣,用10Mhz,100Mhz,1Ghz,都只是解析度與精確度的不同而已.

scottwang

h198877914 發表於 2014-10-24 03:58 PM
其實我是想學計頻器的電路

就是使用NE555去做計頻器

可以做呀,用ne555做適合學習,不適合真正的應用,否則為何要用Crystal?

google : ne555 frequency meter,就可以找到很多.

如:
Build a Versatile Frequency Meter For Your Workbench.

專炸元件

這串討論
可以寫論文了
高手高高手的討論
我在一旁只能夠n_065| 完全插不上嘴



其實 一個500元以上的電表  就有計頻器功能了

或者是 利用頻率與電壓 的關係    頻率越高 電壓越接近峰值  頻率越低反之

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 06:20 PM
你說的那些我都知道,

>不是測量一秒預估九秒的方式，此預估方式也只能提高十倍的表頭解析度，

我說的是測量方式的不同結果就會不同，這種方式怎麼算是預估式，都是算完所有的脈波後才顯示，沒有預估未發生的數值。

我可能懂您說的預估式的觀念，說的不對的地方再請您補充。

以心跳脈搏計來說，應該是要照規矩好好的計算一分鐘內有幾次脈搏數才是標準的，但實際上哪有那麼多的美國時間去量病患的心跳數，人工計算用十秒的脈搏數去乘以六，儀器測量的話去計算每個脈搏間的時間，再運算成每分鐘的脈搏數，這種測量方式已經行之多年也沒有人說這種方式不準。
引擎用的閃光轉速計也是使用相同的觀念去測量與運算，這種數值的單位稱為 RPM，心跳數值的單位稱為 PPM，這兩種的時間單位都是分鐘，要測量以分鐘為單位時間的方式當然是以預估式來的方便。

我們接觸的電子領域很少以分鍾為單位，頻率的是以秒為單位計頻儀也是以秒為單位，您可以用 Hz 或 PPS 來表示其單位，只要測試ㄧ秒鐘就能滿足這個單位的需求條件，用不到預估再加上後面的預測時間。

我要說的是測量 RPM 或 PPM 需要用預估方式，測量 Hz 或 PPS 不需預估直接測一秒就是了。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-24 09:18 PM
我說的是測量方式的不同結果就會不同，這種方式怎麼算是預估式，都是算完所有的脈波後才顯示，沒有預估未 ...

>我說的是測量方式的不同結果就會不同，這種方式怎麼算是預估式，都是算完所有的脈波後才顯示，沒有預估未發生的數值。

如果是算完10秒才顯示的,那就是實際值,若是算1秒而顯示10才能計算完的值,那就是預估值,就以這樣簡單的觀念來區分,你應該知道我的意思吧.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 09:42 PM
>我說的是測量方式的不同結果就會不同，這種方式怎麼算是預估式，都是算完所有的脈波後才顯示，沒有預估 ...

那請問為何要算完 10 秒才能算是實際值，只算 1 秒又能得到更精確的數值就不是實際值。

我前面有說過傳統的計頻儀量測 1 Hz 的訊號時要將 Gate Time 切到 10S 那檔，經過 10S 後才能得到兩位數的精確度。
但是用不同的方式（時間測量）能夠在 1S 的測量時間後得到傳統頻率測量的更高的精確度（我前面的例子是千萬倍），這就不能算是預估值。

那再請問我用我的計頻儀去測量 60Hz 的市電頻率，得到的數值是 60.xxxxx Hz，那小數點後面的 xxxxx 數值是有效的還是用估算法得到的估計值？

專炸元件

簡單而言  
再下去 就變成 文字角度  與 解讀觀點上的不同了

心跳是用分來算  但是不想等  所以就用 片段的分 來去組成完整的分

赫茲 是用秒來計算 但是不想等 所以就用在毫秒內   計出來數值 在下去乘

這些都是在做同一件是  
切割時間  乘以   重組   顯示      其實只是為了   刷新率


我要說  波是可以預測的  在定義上 他是需要規律的

如果是不規律的波    請用示波器

兩個人都是對的也都錯了


邏輯
13# 那張圖 說明了

如果波沒有發生  那就沒有顯示

如果沒有比較  那也無法知道是不是有效

來源信號     OSC   都是方波

對於AND GATE而言 兩個1 他才輸出
這套電路就是一直不斷比較
他所顯示的值  是現在

未來不可能顯示  即便波是有規律的     如果下一秒波改變了   顯示的值一定會變
過去不可能顯示  除非有存下來







薛丁格的貓

貓   是生  是死

阿鳥威  打一篇 花我一小時

scottwang

duke83 發表於 2014-10-24 10:00 PM
那請問為何要算完 10 秒才能算是實際值，只算 1 秒又能得到更精確的數值就不是實際值。

我前面有說過傳 ...

我如果問"尚未發生的"第2,3,4秒的頻率,它是如何得到的,那你會說是計算得到的,那就對了,計算本身就是一種根據已知條件,把它寫成程式的預估,它所有的值都是預估值,此預估值是隨著輸入而調整.

你不能因為準確就說它不是預估值,汽車GPS導航有預估目的地的到達時間,它也是隨時在計算,隨時送出新值,若是準時到達了,且與預估時間相同,你總不能說它不是預估值吧.

飛機的飛航時間也是一樣的道理.

scottwang

預估值與實際值,是用於區別名稱和所講的事情,飛機也是有預估達時間和實際到達時間,飛機有可能一些原因而延遲,頻率若在某些特殊時空也會延遲,只是以目前的時空它是固定的,所以你沒有感覺得到而已.

>那再請問我用我的計頻儀去測量 60Hz 的市電頻率，得到的數值是 60.xxxxx Hz，
>那小數點後面的 xxxxx 數值是有效的還是用估算法得到的估計值？

那是預估值,計算所得到的預估值,只要是未來的都是預估值,不管它是幾位或多麼的精確.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 10:30 PM
我如果問"尚未發生的"第2,3,4秒的頻率,它是如何得到的,那你會說是計算得到的,那就對了,計算本身就是一種 ...

不對不對，我沒說過他能夠計算出尚未發生的第 2,3,4 秒的頻率，他只能算現在剛過去的這個頻率或週期而已，且持續的即時計算。

計頻儀看似簡單的東西，但是平常的應用太少了，相關的資源與文件也較少，這次剛好您有興趣多討論了一下，我話也多了一點，觀念也還兜不到一起，請您見諒。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-24 10:44 PM
不對不對，我沒說過他能夠計算出尚未發生的第 2,3,4 秒的頻率，他只能算現在剛過去的這個頻率或週期而已 ...

>不對不對，我沒說過他能夠計算出尚未發生的第 2,3,4 秒的頻率，他只能算現在剛過去的這個頻率或週期而已，且持續的即時計算。

當你說1秒能知10秒的值,那就是說它能夠計算出尚未發生的第 2,3,4 秒的頻率.

純技術觀念的探討是有益的,如果是我錯了,那我就要改了,還要謝謝你,若是你錯了,那就換你要改觀念了.

技術觀念就是互相找問題點而不是漫罵,所以多多找碴是有益的,至少我是這麼認為啦,別人若能指出我不對的技術面,我都是很高興的.

scottwang

專炸元件 發表於 2014-10-24 10:25 PM
簡單而言  
再下去 就變成 文字角度  與 解讀觀點上的不同了

你寫字最好標上標點浮號啦,不然看起來很累捏 ... :sam09

duke83

專炸元件 發表於 2014-10-24 10:25 PM
簡單而言  
再下去 就變成 文字角度  與 解讀觀點上的不同了

“赫茲 是用秒來計算 但是不想等 所以就用在毫秒內   計出來數值 在下去乘”

上面這段話不太對，計頻儀來測頻率都是計算實際測試時間內的數值，不會用到乘法。
測量時間是一秒就是真正的頻率數值，而測量時間改 0.1 秒後其得到的讀數就是少一位數讀數（少最後面的 Hz 那位數），從來沒看過有人或有實際儀器將這位數用估計或計算的方式將這位數給補回來的。

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 10:53 PM
>不對不對，我沒說過他能夠計算出尚未發生的第 2,3,4 秒的頻率，他只能算現在剛過去的這個頻率或週期而已 ...

>測量時間不需切換到 10 秒那檔，一樣只要一秒的時間就能測到零點幾赫之的訊號。
>二是零點幾赫的顯示還是滿滿的有效八位數，真是好用的很。
這個應該是與tacho meter的技巧一樣的,取樣3秒再乘以20倍,以預估一分鐘的轉速,而計頻儀則是取樣1秒再乘以10,如果時基很準就沒有差很大,否則就會有10倍的誤差值了,雖然不必寫程式同樣可以做到用1秒測10秒的頻率那樣的功能,但是我並沒有那樣做,我是乖乖的用10秒去測.

我知道問題在哪裡了，上面這段是從第 24 樓貼過來的。
“測量時間不需切換到 10 秒那檔，一樣只要一秒的時間就能測到零點幾赫之的訊號”是我說的，這段讓您產生了誤會，誤會這是用估算來得到讀數。
較精確的說法應該是：在測量極低頻時“測量時間不需切換到 10 秒那檔”，只要利用時間週期的測量方式“一樣只要一秒的時間就能測到零點幾赫之的訊號”

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 10:42 PM
預估值與實際值,是用於區別名稱和所講的事情,飛機也是有預估達時間和實際到達時間,飛機有可能一些原因而延 ...

不懂為何您會一直認為連這麼簡單的測試都是未來的預估值，如真是預估值那怎麼會精確？

事實上他真是精確值，用週期測量來讀這相同信號得到 16.6xxxxx mS 的數值，此數值用計算機倒數一算剛好跟 60.xxxxxx Hz 完全一樣，該不會連週期測量也是用預估法所以兩者算起來是一致的？

換個角度想，這是市售大廠做的儀器設備不是我自己發明的設備，如果是用預估運算方式其數值還有公正性還會有人要買嗎？
事實上現在許多市售的“高解析計頻儀”都稱高頻與低頻測量時都有相同的解析度，我這台是二十幾年的老機器了，現在的高解析計頻儀可以算的更快有效解析度更多位，有空時到儀器店請老闆拿一台這種計頻儀出來玩玩就知道。

duke83

這裏有一份中文的基礎儀表文件，這是我能找到最淺顯易懂的相關文件。
裡面後半段就是說計頻儀的原理、誤差與解析度，也有說到週期測量與倒數換算的作法。

我比較笨講不清楚，有興趣的人下載回去看。

Ch06.pdf (1.28 MB)

2014-10-25 01:04 AM 上傳

點擊文件名下載附件

要用單晶片來做這種計頻儀這裏也有。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-25 12:58 AM
不懂為何您會一直認為連這麼簡單的測試都是未來的預估值，如真是預估值那怎麼會精確？

事實上他真是精確 ...

如果你把儀器內的crystal換成ne555(假設它可以震盪很高的頻率),再以一般的RC下去做震盪元件,然後你想想會發生什麼事,若你想通了,就知道我在講什麼了.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-25 01:43 AM
如果你把儀器內的crystal換成ne555(假設它可以震盪很高的頻率),再以一般的RC下去做震盪元件,然後你想想會 ...

時基不穩與不準，量測的讀數也不具精確度，是嗎？

您就直接講，不要考我了！

scottwang

duke83 發表於 2014-10-25 01:54 AM
時基不穩與不準，量測的讀數也不具精確度，是嗎？

您就直接講，不要考我了！ ...

你是知道,只是不願意相信它是預估的值,因為它太準了,現在你知道我要講的重點了,因為crystal的穩定度,精度與準確度,讓你忘了其實它是預估的值,把crystal換成了NE555就好像火車因為某些原因而造成誤點,不然的話,火車到站時間也是很準的,火車若在本站誤了一點點時間,司機就會開快一些彌補時間.

你不願意相信它是預估的,這是廠商站在技術面希望user分辨不出使用的方法,在實際上,user也是注重準確度,而非你使用的方法.

jojoling

其實，這個問題只是精度的問題。

我們先定義這2個不同方式：
duke83 所說的，樣本空間1sec，以波形的上升與下降之間時間來計算出來值，並多次取樣且平均出來的答案為 A
ScottWang所說的，樣本空間 10 sec，以波形上升或下降觸發計數值出來的答案為 B


(1)以 error probability 來說，值為小的好 (假設 A, B 元件精度一樣)
Error-a > Error-b
(2)以計算時間來說：
Total-Time-a  << Total-Time-b
(3)以成本來說： (假設，A與B產品出來的精度設定為相同)
cost-a >> cost-b

duke83

scottwang 發表於 2014-10-25 02:33 AM
你是知道,只是不願意相信它是預估的值,因為它太準了,現在你知道我要講的重點了,因為crystal的穩定度,精度 ...

我用的時基是已經經過校正且驗證過其正確頻率的，是已知值而非預估值。
手邊的計頻儀老歸老但時基已經更換了並校正過，所以他量出來的數值我可以相信。

原本隨機內部的 TCXO 的頻率穩定度（溫度係數）是 2PPM (2x10^-6)，但經過多年使用已經衰老，要經過 30分鐘的熱機後其頻率才會穩定下來，後來換了一顆新型的 SMD  1PPM TCXO 經過比對測量後知道實際輸出 10Mz 時有+8Hz 的頻偏誤差算起來是 0.8PPM 有在規格內，且一開機就是穩的馬上就能用不必再等時基穩定下來。實際量測 10MHz 左右的被測信號我知道會有 8Hz 的誤差剛好是八位數螢幕的最後一位數是誤差值，這時的有效位數是七位數。如量測 1MHz 的訊號本機只會顯示七位數的數值，這時的七位數全都是可被相信的有效值或精確值了。但如果我沒換 TCXO 的話誤差是有兩位數，所以花點小錢改裝一下計頻儀的內部時基是很有效益的。

但如果計頻儀改用外部 10MHz 時基輸入其顯示的數值可信性又能夠再提高了。
改用銣原子鐘振盪器來當時基，其穩定度照其規格說是 2x10^-9/year or 2x10^-11/day，已經遠遠高於這台計頻儀八位數的解析度了，這時您看到的所有讀數應該全都能相信了吧！
但這銣原子鐘振盪器（FE-5680A）是中古買來的不會有問題吧？所以我又多買一顆同是基地台設備汰換拆下來的另一廠牌型號，這台不必經過改裝本身就有 10MHz 與 1PPS 訊號輸出，兩顆同時比對其頻率在我的計頻器無法看到差別了，頻率顯示為 10000000 Hz，切換到 10S Gate time 也只是多一位數 0 而已。

不相信，再用其他設備再來比對，我還有 GPS 授時接收器能夠使用，GPS 信號號稱能達到 10^-12 這種等級，GPS 授時接收器上頭也有可規劃的頻率輸出可利用，設定為 10MHz 輸出且衛星接收達六顆以上後再與兩顆銣原子鐘振盪器去比對，結果還是一樣解析度不足無法看出差異來，這時真想換 12 位數的計頻儀了。

我的計頻儀我常在用又經過上述的校正比對程序所以我知道其能耐，用內部時基時有效位數為七位，用外部時基時您就完全可以相信其全部數字。
請問我這樣做有哪邊有錯，這也就是說我的使用與方法沒有估計值全都是有效精確值。

xiaolaba

最近聽老外說 買GPS模組就會有一個接近原子鐘的時基

聽不明白 但是很便宜

有人聽過或了解原理嗎
DiY_De

duke83

xiaolaba 發表於 2014-10-25 11:23 AM
最近聽老外說 買GPS模組就會有一個接近原子鐘的時基

聽不明白 但是很便宜

沒錯，但這不是普通的 GPS 模組，是專用的 GPS 授時模組，能夠提供到很精確的時間信號，能夠達到 nS （10^-9）等級的時間誤差，精確度經實測與原子鐘差距很小（短時間內）。
但這與原子鐘的用途不太相同，原子鐘能夠提供實際的 10MHz 訊號與短時間內的穩定度，GPS 授時模組能提供長時間下的頻率修正與秒同步信號，一般而言這兩者要同時使用，用 GPS 授時模組來長時間修正原子鐘的輸出頻率，這才是完整的應用。

普通的 GPS 模組裡面有一個 PPS 信號其精確等級是 uS（10^-6），跟 TCXO 的誤差等級差不多。
儀器用的參考頻率產生器是用 GPS 授時模組與恆溫振盪器 （OCXO），精確等級是 10nS （10^-8）。
而基地台設備的基頻高且傳輸的訊號頻寬大就需要原子鐘等級的參考訊號才能夠用。

jason680

scottwang 發表於 2014-10-25 02:33 AM
你是知道,只是不願意相信它是預估的值,因為它太準了,現在你知道我要講的重點了,因為crystal的穩定度,精度 ...

scottwang 大大...

我想那不是"預估值"....而是你怎麼看"定義"的問題...

想想一個問題: 不管你在騎車或開車時,時速 50公里, 100公里....
是 預估值 還是 真實值....

如果預估值,那下一次,你被開單,請說那是"預估值",....

---------------------------------------------------------------
頻率 60Hz
你可解釋成 每秒鐘有60週期, 頻率= 次數 /秒 ,
另一個角度是 週期(時間) = 1 / 頻率
   60Hz = 1 / 60 = 0.01666... sec = 16.666... ms(毫秒) , 一個週期16.666毫秒

---------------------------------------------------------------
想想另一個問題, 正常人 脈博 每分鐘 72下 ...
是不是一定要 計時"1分鐘",才能知道脈博呢?

如果你是急診病人家屬....病人突然心臓不跳 脈博為"零"...
|(開始)+++....++++(跳三十下),停止---------------------| (這一分鐘跳30下)
XX醫生跟你說...(還沒一分鐘)病人 脈博 還沒停(還有跳30下)...你能接受嗎?
|(開始)----------------------------------------------------------| (這一分鐘跳 0下)
這時候,XX醫生 才說 沒有脈博心跳, 開始 急救....你能接受嗎?

另一個場景
|(開始)+++....++++(30秒72下),停止---------------------| (這一分鐘跳72下)
XX醫生跟你說...病人 脈博 一分鐘72下 很正常...你能接受嗎?

---------------------------------------------------------------
註:時速100公里 = 每一小時 位移100公里 = 每秒 位移27.777公尺 = 每位移1公尺 只有 0.036秒
所以不用等 1小時或等你位移100公里,....只要你 0.036秒內 位移超過1公尺,你的時速就超過100公里.
就要被開單...

duke83

jason680 大大說明的真好，真是定義的觀點差異，物理上有絕對與相對的兩種觀點。

經這這番的討論後我才知道 scottwang 版主是以絕對的觀點來看，我則是以相對的方式來測試。
時間沒有跑完距離沒有走完以絕對的觀點來說就是預估值，我以比較方便的測試方式來做雖然已經夠精確了但還不是實際值。
如果我能夠拿到絕對精準的設備來做比較，這個相對比較的數值也才能稱為不是預估值，實際上拿不到這種設備。

短時間的測試方式是基於被測物與自己本身的時脈都是恆定不會變，真的完全不會變化這種測試方式的結果才能與完整測試的結果相同。
但如果被測物或時脈會稍許的變動，其結果就是完全不同了。

再以心跳速率的例子來說，知道每個脈搏間的時間差才是醫生最關心的數值，看心電圖的脈搏時間間隔比一分鐘的總脈搏數來的重要，他們稱為心律不整。
在我們這行這種情況就稱為震盪不穩，這種情況以做電路要儘量避免與排除，這時用時間週期測量方式來看極低頻訊號測試結果是最方便不過了，只要很短時間就能知道震盪穩不穩。

又一個例子，今天要做一個很準的電子時鐘，傳統的測量方式是以計頻儀去量 32768Hz 石英晶體的頻率，並修正到準確為止，再仔細一點的話用時間週期功能去測量其 1S 的驅動脈衝是不是真的所有小數點以後都是零，一般而言這時候就能準備出貨了。
但客戶問您這個鐘的月誤差或年誤差幾秒，您可以用計算或概估的方式告訴客戶，也能經過一年的時間後才告訴客戶真正的月誤差與年誤差，我想大部分人都會用第一個預估法去告訴客戶。

工作久了就有習為常的既有觀念與習慣作法，但不見的這是正確或是真理，很高興 scottwang 版主提醒了我這一點。
當您以為已經掌握所有的變數時，事實上還有您未知或意外情況的發生，這就是預估與實際的差異。

scottwang

jason680 發表於 2014-10-26 09:07 AM
scottwang 大大...

我想那不是"預估值"....而是你怎麼看"定義"的問題...

你許多的類比與所探討的預估值是不對的,當你真正了我所談的內涵時,你或許才會發覺自己錯了, 而且還不自覺.

jason680

scottwang 發表於 2014-10-26 09:57 PM
你許多的類比與所探討的預估值是不對的,當你真正了我所談的內涵時,你或許才會發覺自己錯了, 而且還不自覺 ...

實在不知你對在那, 說說你說的"內涵", 讓小弟洗耳恭聽,增廣見聞, 如你所說 勿自誤誤人...

後註: 我大概知道 你的"執著"在那裏了....
所謂的"速度",頻率,脈博,轉速...都是一種"比值"(長度或次數與時間的一個比值)...
而你"執著"於文字...忘了,其實比值有 瞬時(瞬間) 比值與"平均"比值...

當我們日常使用 這些比值時,有時是以"平均"來看待,有時以 "瞬時"來看待...
但如果你"執著"於 "平均" 速度 且要走完 "絶對"時間(每秒鐘,每分鐘),...
那你保有你的觀念,也不用說 別人一定是錯的...

一般所謂: 時速超過100公里 超速被開單
基本上,它用的就是瞬間 時速,沒有所謂 預估 的問題,
它就是 瞬間 時速 超速, 沒有任何預估,也沒有錯誤.

scottwang

jason680 發表於 2014-10-26 11:12 PM
實在不知你對在那, 說說你說的"內涵", 讓小弟洗耳恭聽,增廣見聞, 如你所說 勿自誤誤人...

後註: 我大概 ...

這裡所探討的是設計問題,你用平常的規則來談,那就文不對題了.

首先說明一下我所關注的重點,是在未來事件,以避免你想的與我所談的兜不到一塊.

當在使用頻率計以1秒顯示1Hz以上的相關頻率時,並不在此討論的重點,但是例如:當頻率如0.3Hz或0.9Hz,平常是以10秒當時基,其所測試與顯示的就是實際值,若以1秒顯示的就是預估值.

當rpm錶是以60秒顯示一次rpm值時,其所顯示的是實際值,當rpm錶是以3秒顯示一次rpm值時,其所顯示的就是預估值.

以上就是我所討論的重點,若你對於我所提的重點與你之前所提的心裡想的討論主題並不相同,那你就離題了,若是相同,那你仍然認為我說的不是預估值,那我建議請再把我所寫的再重新看看,若是沒有做過測0.3hz或0.9Hz的計頻儀,建議你做一台玩玩,並去找相關的資料看看.

預估值是為了方便人們的使用而為之,請不要再把平常的規則拿來此探討,感謝.

scottwang

duke83 發表於 2014-10-26 09:40 PM
jason680 大大說明的真好，真是定義的觀點差異，物理上有絕對與相對的兩種觀點。

經這這番的討論後我才知 ...

麻煩你有時間時測一下,以1秒顯示的時基顯示0.9Hz,也就是平常以10秒才能測到的值,看看它以1秒顯示的值為多少,謝謝.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-27 04:52 AM
麻煩你有時間時測一下,以1秒顯示的時基顯示0.9Hz,也就是平常以10秒才能測到的值,看看它以1秒顯示的值為多 ...

先說測試條件，計頻儀使用內部時基約有 1ppm 的誤差，0.9Hz 是來至可規劃頻率輸出的 GPS 馴服振盪器精度約 0.1ppm。

Gate Time 1S 時的顯示▼ 900.0002mHz


Gate Time 10S 時的顯示▼ 900.00020mHz


週期測量時的顯示▼ 1.1111109S