Toshkent aloqa tehnologiyalari universiteti u. N. Karimova metrologiya va telekommunikatsiya tizimlarida o

7.2. Raqamli chastota o’lchagichlar va vaqt
oraliqlarini o’lchagichlar
Davriy signalning chastotasi f_x ni o’lchash uchun uning ma’lum vaqt intervali ∆t_o dagi davrlari soni N ni sanash etarlidir. O’lchash natijasi f_x = N/∆t_o nisbat bilan aniq­lanadi.
Ikkinchi tomondan, noma’lum vaqt intervali ∆t_x ni o’lchash uchun ma’lum f_o chastotali signalning o’lchanayotgan ∆t_x intervali ichidagi T_o davrlari soni N ni sanash etarlidir. O’lchash natijasi ∆t_x = N/f₀ = NT_o bilan ifodala­nadi. Ma’lum chastotali signalning T_o davri mazkur metod­da, ishning mohiyatiga ko’ra, noma’lum vaqt intervalini o’lchash­ga yordam beruvchi «elektron chizg’ich»ning bo’lim qiy­matini aniqlaydi. Bu aytilgan bevosita sanoq metodlari elektr signallarining chastota-vaqt xarakteristika­larini o’lchash­ning ko’pchilik raqamli metodlarining aso­sida yotadi. Signalning chastotasi va davri o’zaro bog’liq­ligi sababli, bu kattaliklarning har biri, ikkinchisini o’lchash natijasi bo’yicha bilvosita usul bilan aniqlanishi mumkinligi ma’lum.
Bevosita sanoq metodiga asoslangan raqamli chastota o’lchagichlari. Raqamli (elektron-sanoqli) chastota o’lchagich­ning chastotasini o’lchash rejimidagi tuzilish sxemasini ko’rib chiqamiz (7.7-rasm).
Tadqiq qilinadigan U_kir signal qurish qurilmasiga keladi, bu yerda zaruriy kuchaytirish (yoki aksincha, susaytirish) va filtrlash amalga oshiriladi. SHakllantiruvchi qurilma tadqiq qilinayotgan signalni chastotasi shu signal chastotasiga teng impulslar ketma-ketligi U_chiq ga o’zgartiradi.

Selektor boshqariladigan elektron kalitdan iborat bo’lib, u faqat boshqaruvchi kiri­shidan faqat stroblovchi impuls u_bq mavjud bo’lgandagina noma’lum chastotali shakllangan impulslarni elektron schyotchikka o’tkazadi, bu stroblovchi impulsning davomiyli­gini o’lchash vaqti ∆t_o aniqlaydi. Stroblovchi impulsni boshqarish qurilmasi tayanch yuqori stabil generator signa­lidan chastota bo’lgichlar yordamida ishlab chiqaradi va uning davomiyligi 10^k s ga karrali qilib tanlanadi, bu yerda k – butun son.
Elektron schyotchik tomonidan selektor chiqishida sanal­gan va raqamli sanoq qurilmasi (RSQ) tomonidan qayd etilgan impulslar soni N_x kirish signali chastotasiga proportsional bo’ladi. ∆t_o = 10^k s bo’lganligi uchun chastota: f_x = N_x/∆t_o = N_x·10^–k Gs. 10^–k ko’paytuvchining qiymati RSQ dagi o’nlik vergulning o’rni bilan olinayotgan natija­ning o’lchamini (Gs, kGs) ko’rsatib hisobga olinadi.
O datda, sinusoidadan signal chastotasini o’lchashda undan shakllantiruvchi qurilmada qisqa impulslar yaratiladi. Qisqa impulslar raqamli sanoq qurilmalarining ishlashi uchun ko’proq qo’llaniladi.
Sinusoidadan qisqa o’tkir uchli impulslarning shaklla­nish 7.8-a, b, v, g-rasmlarda ketma-ket ko’rsatilgan.
Sinu­soidal shakldagi U₁ signal zaruriy kattalikkacha kuchay­ti­rilganidan so’ng ikki tomonlama chegaralanishga duchor bo’ladi va U₂ signalga – meandrga aylanadi. Keyin differen­tsiallovchi zanjir yordamida ikki qutbli o’tkir uchli impuls­lar ketma-ketligiga aylanadi. Musbat qutbli impulslarni ajratilganidan so’ng, chegaralagich yordamida chastotasi bo’yicha boshlang’ich signallar bilan ustma-ust tushadigan impulslar ketma-ketligini hosil qilamiz, ular shundan keyin schyotchik tomonidan sanaladi.
Selektorning ishlashi 7.8-d, e-rasmlarda tushuntiril­gan. Shakllantiruvchi qurilma chiqishidagi impulslar 7.8-d rasmda ko’rsatilgan. O’sha rasmning o’zida stroblovchi impuls ham ko’rsatilgan bo’lib, uni ba’zan vaqt darvozalari deb ataladi. Stroblovchi qurilma chiqishidagi impulslar N_x impuls­lar paketi ko’rinishida tasvirlanadi.
Chastotani bevosita sanoq metodi bilan o’lchashdagi xato­lik­ning ikkita asosiy tashkil etuvchisini keltirilgan diagrammalar asosida (7.8-d rasm) ajratish va ularni baho­lash qiyin emas. Birinchidan, bu vaqt selektori impulslar­ni o’tkazadigan namunali vaqt intervali ∆t₀ ning shaklla­nish xatoligi δ_d dan iborat. Bu xatolik asosan tayanch kvartsli generator chastotasining boshlang’ich o’rnatilish noaniqligi va noturg’unligi bilan aniqlanadi. Odatda, raqamli chastota o’lchagichlarda f₀=0,1–1 MGs li termostatlangan kvartsli generatorlar o’rnatiladi, ular chastotalarining maksimal nisbiy xatoligi 10^–7...10^–4 ni tashkil etadi. Bu etarlicha kichik xatolik bo’lib, uni ko’pchilik amaliy holatlarda ikkinchi tashkil etuvchi – diskretlik xatoligi bilan taqqoslaganda, hisobga olmaslik ham mumkin bo’ladi. Haqiqatan ham, chasto­taning o’zgarishini schyotchik tomonidan qayd etilishi hech bo’lma­ganda, bitta impulsning paydo bo’lishi (yoki yo’qo­lishi) sodir bo’lgandagina amalga oshishi mumkin.
Agar tadqiq qilinayotgan signal va stroblovchi impuls vaqt bo’yicha o’zaro bog’lanmaganligi hisobga olinsa, impuls­larni sanashdagi mumkin bo’lgan xatolik ±1 impuls­ni tashkil etadi. Natijada, chastotani o’lchashda diskretlik­ning maksimal nisbiy xatoligi uchun  δ_d = ±1/N = ±1/f_x∆t_o ifodani hosil qilamiz. Agar o’lchashning boshlanish mo­menti­ni, ya’ni stroblovchi impulsning paydo bo’lish mo­menti­ni tadqiq qilinayotgan signal bilan sinxronlashti­ril­sa, diskretlik xatoligini kamaytirish mumkin. Bunda diskretlik xatoligi doimo musbatdir: δ_d = 1/ f_x∆t_o.
Keltirilgan bu formulalardan ko’rinib turibdiki, o’lchanayotgan chastota f_x va o’lchash vaqti ∆t_o ning oshishi bilan diskretlik xatoligi kamayadi. Bu kattaliklardan istalgan ikkitasi berilganida uchinchi kattalikni hisoblash mumkin. Chastota diapazonining yuqori chastotalar tomoniga kenga­yishi elementlar bazasining, xususan, vaqt selektori va schyotchik sxemalari elementlarining tezkorligi bilan chega­ra­la­nadi. Shuning uchun yuqori chastotalarni o’lchashda kirish signali chastotasini dastlab ma’lum son marta bo’lish va keyin nisbatan qimmat bo’lmagan o’rtacha tezkorlikdagi selek­torlardan foydalanish hamda natijani dastlabki bo’lish koef­fitsientiga ko’paytirish maqsadga muvofiq bo’ladi. Shuni yodda tutish muhimki, yuqori chastotalarni o’lchashda diskret­lik nisbiy xatoligining qiymati kamayadi va tayanch genera­tor xatoligi δ_o bilan taqqoslanadigan darajada yaqin bo’ladi. Shu sababli bu yerda favqulodda yuqori stabil kvartsli generatorlardan foydalanish zarur bo’ladi. Bundan ham yuqori chastotalarda (1 GGs va undan yuqori) ishlash uchun chastotani geterodinli o’zgartirishdan foydalaniladi hamda tadqiq qilinayotgan signal va yuqori chastotali qayta sozlanadigan geterodin chastotalarning ayirmasini raqamli metod bilan o’lchanadi.
Elektron-sanoqli chastota o’lchagich absolyut xatoligining ruxsat etiladigan chegarasi
(7.2)
ifoda bilan tavsiflanadi, bu yerda δ₀ – o’lchovning (namu­nali geterodinning) umumiy xatoligi.
Bunga mos ravishda, ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasi

ushbu ko’rinishda yoziladi:
(7.3)
Bu keltirilgan formulalardan, past chastotalar sohasida diskretlik xatoligi asosiy (belgilovchi) xatolik bo’lishi kelib chiqadi. Masalan, f_o’lch = 10 Gs da  (∆t_o = 1 s va δ_o = 10^–7) diskretlikning absolyut xatoligi 1 Gs ni tashkil etadi. Mazkur holda, kvartsli generator xatoligini hisobga olmaslik mumkin. Nisbiy xatolik 10 foizni tashkil etadi va bunga ruxsat etib bo’lmaydi.
Diskretlikni kamaytirishning oddiy usuli ∆t_o ni ortti­rishdan iborat bo’lib, buning ijobiy natija berishi (7.2)dan kelib chiqadi. Biroq 10 Gs ni 0,001% xatolik bilan o’lchash uchun vaqt darvozasi va demak, o’lchash vaqti 3 soat atrofida bo’lishi zarurligini hisoblab topish qiyin emas.
Yana shuni ham hisobga olish kerakki, vaqt darvozasi davomiyligini haddan ziyod oshirishda o’lchash jarayonida tadqiq qilinayotgan signal chastotasining mumkin bo’ladigan o’zgarishi bilan bog’liq metodik xatolik o’sishi mumkin, chunki bu ko’rib chiqilgan usul bilan signal chastotasi­ning ∆t₀ vaqt ichidagi o’rtacha qiymati hisoblanadi. Chastota o’lchagichlarda, odatda, vaqt darvozasini 10 s dan ortiq oshirishning iloji yo’q.
Past chastotalarni o’lchashda xatolikni kamaytirishning yaxshi usuli o’lchash o’zgartgichlari – chastotalarni ko’paytir­gichdan foydalanishdan iborat. O’lchanayotgan signal chastota­sini oshirish xatolikni bir necha tartib chamasida pasayti­rish imkonini beradi.
Bunga muqobil (alternativ) echim chastotani bilvosita o’lchash usulini qo’llashdan iborat. Bunda tadqiq qilinayotgan signalning bitta davri yoki ma’lum sohadagi davrlarining davomiyligi o’lchanadi, chastota esa bunga teskari kattalik sifatida aniqlanadi.
Bunday o’lchashlar kelgusida ko’rib chiqiladigan vaqt intervallarini o’lchash metodlarining xususiy hollaridir.
Elektron sanoqli chastota o’lchagichlar ikki signalning chastotalari nisbatini o’lchash rejimida ham ishlashi mum­kin. Bu rejimda ishlaydigan chastota o’lchagichning tuzilish sxemasi 7.9-rasmda keltirilgan.

Kirish A ga signal f₁ chastota bilan, kirish B ga esa f₂ chastota bilan beriladi. f₁ > f₂ shartiga rioya qilinishi lozim. f₂ chastotali signaldan vaqt darvozasi shakllanadi. f₁ chastotali signaldan sanoq impulslari shakllanadi va ularni schyotchik vaqt darvozasi beradigan interval davomida sanaydi. Schyotchik ko’rsatishi bevosita f₁:f₂ nisbatni beradi, chunki N = f₁∆t₀ va ∆t₀ = 1/f₂. Demak, N = f₁/f₂.
qiymatni o’lchash ham mumkin, bu yerda n = 10^k. Bunda vaqt darvozasi f₂ chastotali signal kanaliga ulangan dekadali bo’lgich yordamida kengaytiriladi. Chastotalar nisbatini o’l­chashning nisbiy xatoligi taqqoslanayotgan chastotalardan pasti sinusoidal shaklda bo’lganida  ga teng, bu yerda f₁ – taqqoslanayotgan chastotalarning yuqorisi, f₂ – pastki, δ_i.t. – chastotasi f₂ bo’lgan signalga ishlov berishda ishga tushirish nostabilligi.