STRUMENTI  NUMERICI - 3

IL FREQUENZIMETRO

La misura della frequenza di un segnale risulta essere una delle misure più frequenti fatte in laboratorio e su cui si richiede molta precisione. In base al valore della frequenza e della precisione richiesta la misura della frequenza può essere fatta facendo la misura del periodo del tempo. In figura 3 e’ riportato lo schema a blocchi di un contatore di frequenzimetro:

Figura 4: schema a blocchi di un frequenzimetro

Come si vede la base dei tempi e’ generata da un oscillatore quarzato che garantisce precisione ed invariabilità temporale e in temperatura. I circuiti di ingresso hanno il compito di amplificare il segnale da misurare e ricavare un impulso in corrispondenza di ogni passaggio per lo zero con derivata positiva.

Il numero N di impulsi contato dal contatore rappresenta il numero di cicli del segnale in ingresso ovvero il valore della frequenza incognita espresso in una ben precisa unità di misura: Hz se la porta rimane aperta per intervalli di 1s; kHz se la porta rimane aperta per intervalli di 1ms; MHz se la porta rimane aperta per intervalli di 1μs. La posizione della virgola sul visualizzatore dipende dalla temporizzazione scelta per la porta.  

Per frequenze molto alte si usano tecniche di tipo eterodina che riportano il segnale da misurare nel campo delle frequenze utili. Le principali cause di incertezza nella misura di frequenza relative allo schema di misura mostrato prima in figura 3 sono:

a)  Indeterminazione sull’istante di commutazione del trigger, dovuta:

1) alla presenza di rumore sul segnale di ingresso

Figura 5: errore dovuto al rumore sul segnale di ingresso

2) alla limitazione in banda che riduce i tempi di salita effettivi e quindi produce un’incertezza sull’istante di commutazione.

Figura 6: errore dovuto alla limitazione in banda

 3) alla deriva del livello di trigger (offset)

Figura 7: errore dovuto all'offset del trigger

c) Effetto combinato dell’errore del digit e dell’instabilità della base dei tempi;