可编程定时/计数器提高输出频率准确度方法

综合以上三种方案的误差情况，因Np近似引起的输出频率误差有以下特点：

①三种方案的Δf(f)曲线都是由一组分辩率为-1的平行线段组成，子频段越宽，斜线段越长。说明各子频率的最大绝对误差值max（|Δf|）及max（|r|）与子频段宽度成正比，而子频段的宽度与n成反比。

②方案③各子频段的max（|Δf|）和max（|r|）为前面方案一半，说明方案③较前两方案更合理。以后讨论Np取值时都按方案③。

③ 评价发生器的准确度，是用给定频段最大相对误差的大小。最大相对误差大小取值越小，则发生器的准确度越高。在子频段[fin/(n+1)，fin/n] 中，其极大值为1/(2n+1)。由此可以看出，fin一定时，f越大，n越小；子频段的|r|极大值越大，准确度越低。对于给定输出频段的准确度，可以用该频段频率上限对应的子频段|r|的极大值来评价。换言之，提高了输出高频段的准确度，也就提高了整修输出频段的准确度。

表1是设fin=10 7Hz，f在不同数量级Hz频段，由N近似影响f准确度的指标。

从表1可以看出，f每增加1个数量级，max（|r|）增加1个数量级，max（|Δf|）增加2个数量级。

2 提高输出频率准确度的方法

在给定可编程定时/计时器条件下，针对Np引起输出频率误差的特点，可以采取不同方法消除或减小输出频率误差，从而提高输出频率的准确度。

（2）脉冲发生器仅需有限个确定频点输出时的情况

脉冲发生器仅需有限个确定频点输出时，以下两种方法可以消除因计数值近似引起的输出频率误差。

①单时钟公倍数法。若取fin为这些频点的公倍数，则其中每个频点f对尖的N都为整数，从而消除了因计数值近似引起的输出频率误差。采用此法须注意，一是fin不得超出脉冲发生器的允许输出频率上限；二是确定已知频点的有效位数时，要考虑到晶振的准确度和稳定度。

② 多时钟源公倍数法。采用单时钟公倍数法确定的fin超出脉冲发生器输入频率上限时，可以采用二时钟源或多时钟源公倍数法。二时钟源公倍数法的具体做法是，将各输出频点分成两级，分别求出各组对应的公倍数fin1及fin2，若此fin1或fin2有一个大于脉冲发生器输入频率上限时，则重新分且，直到两组的公倍数fin1及fin2都达到输入频率上限要求。电路上设置相应的两振荡电压及二选一开关，根据输出频率而将对应的fin1或fin2切换到脉冲发生器的输入端。若分成两组后，无论怎样调整分组都不能使fin1及fin2同时满足输入频率上限要求，则可采用多时钟源公倍数法。考虑到增加时钟源数后，给软硬件带来的复杂性，在满足输入频率上限要求的前提下，时钟源数应尽量少。

（2）已知输出频率上限，不能确定具体期望输出频率时的情况

已知输出频率上限，不能确定具期望输出频率时，尽量提高fin或增加时钟源数，缩小近似子频段宽度，减小子频段内可能出现的max(|r|)及max（|Δf|）。

①提高时钟源fin法。若要求输出频率上限为fmax，则对应Nmin=fin/fmax=nmin+δ。输出频段可能出现的max(|r|)=1/(2nmin+1)若能使fin增大，则nmin增大，max（|r|）相应减小，从而提高了输出频率的准确度。