Имеется частотомер, работающий по схеме на рисунке - по входному сигналу формируются временные ворота, синхронизированные с фронтами импульсов, затем эти ворота заполняются счетными импульсами опорной частоты.

Опорный сигнал берется от рубдиевого стандарта частоты, возьмем для примера вот такой - http://www.prist.ru/produces/pdf/fs725.pdf

Измерение длится 1 секунду. Из параметров сигнала стандарта частоты на погрешность измерения оказывают влияние долговременная нестабильность за время службы и кратковременная нестабильность за время измерения (фактически, эти относительные погрешности просто приплюсовываются к методической погрешности метода дискретного счета и погрешности формирования временных ворот, связанной с конечным временем переворачивания триггеров).

Есть идея пропустить опорный сигнал через PLL, умножив его частоту на 30 и увеличить частоту заполнения для получения большей точности измерений. При этом измерять уже не 1 секунду, а 0.1 секунду с точностью близкой к исходному варианту.

Если долговременная стабильность частоты при прохождении через PLL не изменится, то как оценить кратковременную нестабильность?

Как я понимаю, кратковременная нестабильность при прохождении PLL должна существенно ухудшиться (для оценки думаю можно было бы взять имеющуюся нестабильность и умножить ее на 30) - PLL должен перенести нестабильность длительности каждого входного импульса на 30 выходных..

Как правильно посчитать? Есть ли литература на тему?

Вы всё это затеваете , в первую очередь, для существенного снижения методической погрешности. Поэтому , зная уровень методической погрешности , можно оценить насколько он (она) будет меньше (больше) при переносе частоты вверх по сравнению с добавленным в PLL фазовым шумом, выраженном через джиттер. Допустим Вы решили вместо 1000 импульсов в теч 1 сек посчитать 30000 за 0.1 сек . Методическая погрешность упадет в 30 раз (примерно) и окажется в районе 1/30000 на периоде 0,1 сек , это будет во временной области 3 микросекунды. Теперь рассчитайте джиттер по спектральной плотности мощности вашего PLL в диапазоне отстроек 10Гц - ХХХМгц , где ХХХ - ширина полосы пропускания вашего фильтра , через который пропустите выход PLL перед подачей на счетчик. Либо, если нет фильтра, то разумная величина широкополостности звеньев тракта от ПЛЛ до входа счетчика, включая и его .
Рассчитанный джиттер в сравнении с методической погрешностью покажет - выиграли Вы или нет. В этот джиттер несомненно попадет шум от опорного генератора , умноженный в 30 раз и добавится еще джиттер чисто за счет шума PLL , там где он превышает шум опоры. Можно сочинить такой плохой PLL на какой-нить гадкой микрухе типа 4046, что всё ухудшится. Кроме шума в джиттере надо учесть и спуры , если таковые будут иметь место в PLL.

Да, совершенно верно увеличение частоты заполнения позволит снизить методическую погрешность. Собственно целью является измерять быстрее при сохранении точности. Все делается на ПЛИС Altera Cyclone III.
Если сейчас частота заполнения 10 МГц, то за 1 секунду методическая погрешность измерения частоты 0.1ppm, для заполнения в 300 МГц за 0.1 сек методическая погрешность будет 0.033 ppm. Её как раз посчитать легко.

Я не совсем понимаю связь между спектральной плотностью мощности шумов, джиттером сигнала и кратковременной нестабильностью частоты за определенный период времени. Это пожалуй главный вопрос топика.

Окончательный джиттер после PLL как дрожжание фронтов сигнала значения для измерения частоты практически не имеет, ибо там пикосекунды а измерение длится секунду. А вот кратковременная нестабильность частоты значение имеет...

в книгах иногда это более или менее удачно описывается. Например , посмотрите
Phase Lock Loops and Frequensy Synthesis/ F. Kroupa 2003 John Willey & Sons
и других подобных


могут быть совсем даже не пикосекунды . Особенно если PLL в плисине.

Спасибо за подробную ссылку! продолжу тему после изучения.