Présentation
RÉSUMÉ
La détermination d’une fréquence s’effectue en comptant et en mémorisant pendant une unité de temps un nombre d’impulsions. Le recours à une période de référence, ou à un nombre de cycles d’une horloge de référence, est fréquent. Cependant, la synchronisation de la grandeur de référence et du signal à mesurer n’étant jamais entière, des résidus temporels subsistent et ne sont pas traités. Pour autant, certaines méthodes de mesure permettent la prise en compte de ces résidus, notamment celle de l’étirement d’intervalle de temps suivie par la méthode du compteur, de la double conversion ou encore de la méthode Vernier. Les appareils de mesure deviennent alors plus précis.
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Fabrice STHAL : Professeur des Universités à l'ENSMM - Institut FEMTO-ST, département Temps-Fréquence, Besançon
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Enrico RUBIOLA : Professeur des Universités à l'UFC - Institut FEMTO-ST, département Temps-Fréquence, Besançon
INTRODUCTION
La fréquence d'un signal est la mesure du nombre d'oscillations pendant une unité de temps.
Les techniques de comptage ainsi que les compteurs de base (dits conventionnels) ont fait l'objet du dossier précédent
Ainsi pour déterminer une fréquence, il suffit de pouvoir compter et mémoriser un nombre d'impulsions. Il est possible de compter le nombre d'impulsions du signal inconnu pendant une durée de référence ou inversement de compter le nombre de cycles d'une horloge de référence pendant une période du signal. Cependant, quelle que soit la méthode utilisée, la synchronisation de la grandeur de référence et du signal à mesurer n'est jamais parfaite. Il y a donc en général des résidus temporels fractionnaires T a au départ et T b à la fin du comptage qui ne sont pas pris en compte. Ces deux temps sont, en général, courts et donc plus difficiles à mesurer.
Dans le présent dossier, nous nous intéressons aux méthodes de mesures qui visent à l'amélioration de la résolution des compteurs et qui prennent en compte ces résidus. Ainsi, des compteurs plus sophistiqués incluent des interpolateurs analogiques ou numériques qui permettent de mesurer T a et T b .
Les techniques de bases qui utilisent les convertisseurs temps-numérique CTN avec une étendue de mesure faible (généralement entre 10 et 20 ns) ont une bien meilleure précision que les compteurs conventionnels. L'exactitude du CTN est essentiellement déterminée par les non-linéarités différentielles ou intégrales INL de la conversion temps-numérique comme dans les convertisseurs analogique-numérique CAN couramment utilisés.
Les méthodes pour améliorer la résolution des compteurs peuvent être classées comme analogiques A et numériques N. Les plus courantes sont :
l'étirement d'intervalle de temps (A), suivie par la méthode du compteur (N) ;
la double conversion : temps en amplitude (A), suivie par une conversion analogique/numérique classique (A/N) ;
la méthode Vernier activable avec deux oscillateurs (N) ;
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DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
Instrumentation Temps-Fréquence - Améliorations des techniques de comptage
Méthodes d'interpolation
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