斯坦福研究系统公司（Stanford Research Systems）生产的频率计数器（例如 SR620 和 SR620 的后续型号）是功能非常强大且精确的通用时间间隔/频率计数器。虽然不同型号的具体操作略有差异，但其核心功能和基本设置流程是相通的，下面以 SR620 为例详细讲下使用。

核心概念：它能测量什么？

在“如何使用”之前，首先要明白它能“测量什么”。SR620 不仅仅是一个频率计数器，它更准确的描述是一个时间间隔分析仪。它可以测量：

频率： 信号的频率。

周期： 信号一个完整周期的时间。

时间间隔： 两个信号（A 和 B）上升沿或下降沿之间的时间差。

脉冲宽度： 信号高电平或低电平的持续时间。

上升/下降时间： 信号从 10% 上升到 90% 振幅（或反之）所需的时间。

相位： 两个同频信号之间的相位差。

占空比： 脉冲信号高电平时间占周期的比例。

累加计数： 在指定时间内，对输入信号的事件进行计数。

使用步骤详解

第一步：硬件连接

连接信号源：

将您要测量的信号连接到后面板的 CH A、CH B、CH C 或 CH D 输入端口。

最常用的两个通道是 CH A 和 CH B，用于时间间隔等双通道测量。

使用高质量的射频电缆，如 BNC 电缆。

设置输入阻抗和耦合（在输入端口旁）：

阻抗： 通常选择 50Ω（用于射频或高速数字信号）或 1MΩ（用于普通电路测量）。请根据您的信号源阻抗和测量要求选择，不匹配会导致信号反射和测量误差。

耦合： 选择 DC（直流耦合，测量包含直流分量的信号）或 AC（交流耦合，只测量交流分量，会滤除直流偏置）。

设置触发电平（这是关键步骤！）：

每个输入通道都有一个对应的 Threshold（阈值）旋钮和电压表。

通过旋转旋钮，设置一个电压值。当输入信号的电压跨越这个设定的阈值时，计数器才认为一个“事件”发生了（例如一个上升沿）。

正确设置： 将触发电平设置在信号幅度的中间位置，例如对于一个 0V 到 5V 的方波，设置为 2.5V 左右。这对于非对称或带有噪声的信号尤其重要。

错误设置： 如果触发电平设置过高或过低，接近信号的峰值或谷值，可能会导致漏计数或误触发。

选择斜率：

每个通道旁边有 Slope 按钮，可以选择 上升沿 或 下降沿。

例如，测量时间间隔 A→B，就是测量 CH A 的上升沿到 CH B 的上升沿之间的时间。您可以根据需要选择不同的沿组合。

连接参考时钟（可选，用于提高精度）：

为了获得最高的精度和稳定性，建议使用外部高稳定度参考时钟。

将外部 10MHz 参考时钟连接到后面的 Ref In 端口。

如果没有外部参考，仪器会使用内部温补晶振，精度也已经很高。

开启电源。

第二步：前面板操作与测量

SR620 的前面板有很多按钮和显示屏，但逻辑清晰。

选择测量功能：

按下前面板上对应的功能键，例如：

FREQ： 测量频率。默认是测量 CH A 的频率。

PERIOD： 测量周期。

TIA B： 测量从 CH A 到 CH B 的时间间隔。

TOT： 总计数。

PHA B： 测量 CH A 和 CH B 之间的相位差。

WID： 测量脉冲宽度。

设置闸门时间：

闸门时间是计数器进行采样的时间长度。闸门时间越长，频率测量的分辨率越高，但测量速度越慢。

按下 GATE TIME 按钮，然后使用数字键或旋钮输入时间（如 1， 0.1， 10 等），单位是秒。

读取结果：

测量结果会显示在主显示屏上。

屏幕下方会显示当前测量的统计信息，如平均值、标准差、最大值、最小值等，这对于分析信号的抖动非常有用。

第三步：高级功能与远程控制

平均和统计：

按下 AVG 按钮可以设置平均次数。计数器会进行多次测量并显示平均值，以减少随机噪声的影响。

统计功能（如标准差）可以直观地看到信号的稳定性和抖动情况。

滤波与滞后：

对于有噪声的信号，可以开启滞后功能。这会在触发电平上下创建一个“死区”，可以有效防止噪声引起的多次触发。

远程控制：

SR620 支持 GPIB（IEEE-488）和 RS-232 接口。

您可以通过计算机编程（如使用 LabVIEW， Python， MATLAB）来自动化测量过程，非常适合自动化测试系统。

实用示例

场景：测量一个约 1MHz 方波信号的频率和周期。

连接： 将信号源输出用 BNC 线连接到 CH A。

设置：

阻抗： 如果信号源是 50Ω 输出，选择 50Ω；如果是高阻探头，选择 1MΩ。

耦合： 选择 DC。

触发电平： 用万用表或示波器观察信号幅度，假设是 0-3.3V，则将 CH A 的 Threshold 旋钮调到约 1.65V。

斜率： 选择上升沿。

测量频率：

按下 FREQ 按钮。

按下 GATE TIME，输入 1（表示 1 秒闸门）。显示屏会显示类似 1.000 000 MHz 的结果。

测量周期：

按下 PERIOD 按钮。显示屏会显示类似 1.000 000 µs 的结果。

场景：测量两个信号之间的时间延迟。

连接： 将第一个信号接到 CH A，第二个信号接到 CH B。

设置：

分别为 CH A 和 CH B 设置合适的触发电平和斜率（通常都设为上升沿）。

测量：

按下 TIA B 按钮。显示屏会显示从 CH A 上升沿到 CH B 上升沿的时间间隔。如果结果是正数，表示 B 在 A 之后；如果是负数，表示 B 在 A 之前。

常见问题与注意事项

无读数或读数不稳定：

检查触发电平： 这是最常见的问题。确保触发电平设置在信号幅度范围内。

检查信号幅度： 信号是否太弱，达不到触发阈值？

检查阻抗匹配： 不匹配会导致信号失真。

开启滞后： 如果信号噪声大，尝试开启滞后功能。

测量误差大：

使用外部参考时钟： 内部时钟会受到温度和老化影响。

增加闸门时间： 对于频率测量，更长的闸门时间意味着更高的分辨率。

进行多次平均： 使用 AVG 功能来平滑随机误差。

安全第一： 确保输入信号的电压在仪器的安全规格范围内（通常会在手册中注明，如 ±5V），过高的电压可能会损坏仪器。

总结

使用斯坦福频率计数器的核心流程可以概括为：

连接信号 → 设置阻抗/耦合 → （关键！）设置触发电平和斜率 → 选择测量功能 → 设置闸门时间 → 读取结果

对于更复杂的测量，请务必参考具体型号的用户手册，这是最权威和详细的信息来源。SR620 等仪器的功能非常丰富，熟练掌握后将成为您实验室中极其强大的测量工具。

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