《電子測量》課件 第五章 頻率時間測量

1、 第五章 時間、頻率測量 及調(diào)制域分析5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.1 電子計數(shù)器測量頻率電子計數(shù)器的測頻原理電子計數(shù)器測頻的最大 允許誤差分析頻率比的測量5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.1.1 電子計數(shù)器的測頻原理B輸入閘門輸出 測頻測頻測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 分頻器 時基 發(fā)生器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 門控信號 計數(shù)脈沖 fx 時標信號 計數(shù)顯示 控制邏輯電路 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.1.1 電子計數(shù)器的測頻原理fx 計數(shù)脈沖 （信號產(chǎn)生） 分頻器輸出 （晶振 fc分頻） 門控信號 主門輸出 分頻系數(shù)晶振周

2、期 閘門時間閘門時間應合理選擇。小數(shù)點的定位閘門時間 T=1s， 計數(shù) N=100000； 則閘門時間 T=0.1s，計數(shù) N=10000； 則5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.1.2 電子計數(shù)器測頻的最大 允許誤差分析測頻的最大允許誤差量化相對誤差主門時間 相對誤差5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)1. 計數(shù)誤差 測量頻率時，在相同的主門時間內(nèi)，計數(shù)器計數(shù)值不一定相同，這樣產(chǎn)生的誤差稱為量化誤差。 計數(shù)誤差（1誤差、量化誤差）原因： 量化誤差的產(chǎn)生是不可避免的，是由于 主門的開啟時間與被測計數(shù)脈沖之間的時間 關(guān)系不相關(guān)引起的。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)計數(shù)誤差計數(shù)值N越大時，量化相對誤

3、差就越小。當fx一定時，增大主門時間T，可以減小量化相對誤差。主門時間一定，被測信號的頻率愈高，量化相對誤差就越小。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)2. 時基誤差（標準頻率誤差） 時基誤差是指由于主門時間不準造成主門的啟、閉時間或長或短，從而引起的測頻誤差。 時基誤差大小主要由石英晶體 振蕩器輸出頻率的準確度決定。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)設(shè)晶振頻率為fc，分頻系數(shù)為K，則主門時間為： 時基誤差在數(shù)值上等于晶振輸出標準頻率的相對誤差，只是符號相反。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)3. 測頻最大允許誤差提高晶振頻率的準確度和穩(wěn)定性，增大閘門時間。 減小最大允許誤差的方法： 被測信號頻率低時

4、，不宜采用測頻法直接測量頻率，而應采用測周期的方法間接測量頻率。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.2 電子計數(shù)器測量時間電子計數(shù)器測周的最大 允許誤差分析電子計數(shù)器的測周原理時間間隔的測量5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.2.1 電子計數(shù)器的測周原理閘門輸出 測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 倍頻器 分頻器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 門控信號 計數(shù)脈沖 控制邏輯電路 測周 計數(shù)顯示 時標信號的周期A輸入 B輸入 fx時標選擇 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.2.2 電子計數(shù)器測周的最大 允許誤差分析測周的最大允許誤差量化誤差時標信號相對誤

5、差觸發(fā)誤差5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)測周的最大允許誤差 周期較大的信號，應采用測周法測量。 周期較小的信號，應采用測頻法測量。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)減小時標信號的周期Ts，即減小K值。 減小測周最大允許誤差的方法： 提高晶振頻率的準確度和穩(wěn)定度。 利用周期倍乘法（將主門時間由Tx擴大為hTx ）。5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.2.3 時間間隔、相位差的測量晶振 放大整形 主門 倍頻器 分頻器 計數(shù) 顯示 控制 邏輯電路 門控雙穩(wěn) 起始 觸發(fā)器 終止 觸發(fā)器 觸發(fā)器 觸發(fā)器 A輸入 B輸入 C輸入 + + - - S 觸發(fā)沿選擇 時標選擇 N 5 時間和頻率的測量電子測量技

6、術(shù)(1)(2)晶振 放大整形 主門 倍頻器 分頻器 計數(shù) 顯示 控制 邏輯電路 門控雙穩(wěn) 起始 觸發(fā)器 終止 觸發(fā)器 觸發(fā)器 觸發(fā)器 A輸入 B輸入 C輸入 + + - - S 觸發(fā)沿選擇 時標選擇 N 本節(jié)結(jié)束 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.2.4 頻率比的測量B輸入閘門輸出 測頻測周測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 分頻器 時標 產(chǎn)生器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 門控信號 計數(shù)脈沖 時基信號 計數(shù)顯示 控制邏輯電路 fA放大整形 N TBfB本節(jié)結(jié)束 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3 電子計數(shù)器電子計數(shù)器的發(fā)展概述電子計數(shù)器的分類

7、電子計數(shù)器的主要技術(shù)性能指標電子計數(shù)器的組成5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.1 電子計數(shù)器的發(fā)展概述三階段： 外差式和諧振式階段 （20世紀40年代） 數(shù)字式階段 （20世紀50年代） 智能式階段 （20世紀60年代末）5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.2 電子計數(shù)器的分類具有多種測量功能 1.通用計數(shù)器 2.頻率計數(shù)器 主要用于測頻和計數(shù)，測頻范圍很廣 3.計算計數(shù)器 帶有微處理器，具有計數(shù)、程控測量、計算和顯示的功能5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.3 電子計數(shù)器的主要技術(shù)性能指標 測試性能（儀器所具備的測試功能） 測量范圍 輸入特性 頻率：上限和下限 周期：最大值和最

8、小值 輸入耦合方式：AC和DC 觸發(fā)電平及可調(diào)范圍 輸入靈敏度 最大輸入電壓 輸入阻抗：高阻和低阻 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù) 晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度和準確度 輸出特性 顯示及工作方式 顯示位數(shù) 顯示時間（可調(diào)） 顯示方式：記憶和不記憶 閘門時間和時標 輸出時標信號的種類 輸出數(shù)碼的編碼方式 輸出電平 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.4 電子計數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出 測頻測頻測周測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時標 產(chǎn)生器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 輸入通道 將被測信號進行放大、整形，使其變?yōu)闃藴拭}沖。 5

9、時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.4 電子計數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出 測頻測頻測周測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時標 產(chǎn)生器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 主門 在門控信號作用的有效期，允許計數(shù)脈沖通過進入計數(shù)器計數(shù)。 門控信號 計數(shù)脈沖 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.4 電子計數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出 測頻測頻測周測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時標 產(chǎn)生器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 時基信號產(chǎn)生電路 用于產(chǎn)生各種時標信號和門控信號。 門控信號 計數(shù)脈沖 時標信號 5 時間和頻率的測量電子測量技術(shù)5.3.4 電子計數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出 測頻測頻測周測周外標 晶振 放大整形 主門 十進制計數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時標 產(chǎn)生器 門控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 控制電路 能產(chǎn)生各種控制信號去控制和協(xié)調(diào)計數(shù)器各單元工作，使整機按一定工作程序自動完成測量任務。 門控信號 計數(shù)脈沖 時標信號 5 時間和頻率的測量電子測量技