頻率時(shí)間測量

頻率時(shí)間測量第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.1

電子計(jì)數(shù)器測量頻率電子計(jì)數(shù)器的測頻原理電子計(jì)數(shù)器測頻的最大允許誤差分析頻率比的測量第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.1.1

電子計(jì)數(shù)器的測頻原理B輸入閘門輸出

測頻測頻測周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

分頻器

時(shí)基發(fā)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

門控信號計(jì)數(shù)脈沖fx時(shí)標(biāo)信號計(jì)數(shù)顯示

控制邏輯電路

第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.1.1

電子計(jì)數(shù)器的測頻原理fx計(jì)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)晶振周期閘門時(shí)間閘門時(shí)間應(yīng)合理選擇。第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二小數(shù)點(diǎn)的定位閘門時(shí)間T=1s，計(jì)數(shù)N=100000；則閘門時(shí)間T=0.1s，計(jì)數(shù)N=10000；則第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.1.2

電子計(jì)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(shí)間相對誤差第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》1.

計(jì)數(shù)誤差測量頻率時(shí)，在相同的主門時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值不一定相同，這樣產(chǎn)生的誤差稱為量化誤差。

計(jì)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(shí)間與被測計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間

關(guān)系不相關(guān)引起的。第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》計(jì)數(shù)誤差計(jì)數(shù)值N越大時(shí)，量化相對誤差就越小。當(dāng)fx一定時(shí)，增大主門時(shí)間T，可以減小量化相對誤差。主門時(shí)間一定，被測信號的頻率愈高，量化相對誤差就越小。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》2.

時(shí)基誤差（標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差）

時(shí)基誤差是指由于主門時(shí)間不準(zhǔn)造成主門的啟、閉時(shí)間或長或短，從而引起的測頻誤差。

時(shí)基誤差大小主要由石英晶體振蕩器輸出頻率的準(zhǔn)確度決定。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)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(shí)間為：時(shí)基誤差在數(shù)值上等于晶振輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率的相對誤差，只是符號相反。第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)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(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，增大閘門時(shí)間。

減小最大允許誤差的方法：被測信號頻率低時(shí)，不宜采用測頻法直接測量頻率，而應(yīng)采用測周期的方法間接測量頻率。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.2

電子計(jì)數(shù)器測量時(shí)間電子計(jì)數(shù)器測周的最大允許誤差分析電子計(jì)數(shù)器的測周原理時(shí)間間隔的測量第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.2.1

電子計(jì)數(shù)器的測周原理閘門輸出

測周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)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(jì)數(shù)脈沖

控制邏輯電路

測周計(jì)數(shù)顯示

時(shí)標(biāo)信號的周期A輸入

B輸入

fx時(shí)標(biāo)選擇

第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.2.2

電子計(jì)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(shí)標(biāo)信號相對誤差觸發(fā)誤差第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)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(yīng)采用測周法測量。周期較小的信號，應(yīng)采用測頻法測量。第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》減小時(shí)標(biāo)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(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。

利用周期倍乘法（將主門時(shí)間由Tx擴(kuò)大為hTx

）。第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.2.3

時(shí)間間隔、相位差的測量晶振

放大整形

主門

倍頻器分頻器

計(jì)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(shí)標(biāo)選擇

N

第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》(1)(2)晶振

放大整形

主門

倍頻器分頻器

計(jì)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(shí)標(biāo)選擇

N

本節(jié)結(jié)束

第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)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(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

分頻器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

門控信號計(jì)數(shù)脈沖時(shí)基信號計(jì)數(shù)顯示

控制邏輯電路

fA放大整形

N

TBfB本節(jié)結(jié)束

第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3

電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展概述電子計(jì)數(shù)器的分類電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo)電子計(jì)數(shù)器的組成第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.1

電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展概述三階段：外差式和諧振式階段

（20世紀(jì)40年代）數(shù)字式階段

（20世紀(jì)50年代）智能式階段

（20世紀(jì)60年代末）第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.2

電子計(jì)數(shù)器的分類具有多種測量功能1.通用計(jì)數(shù)器

2.頻率計(jì)數(shù)器

主要用于測頻和計(jì)數(shù)，測頻范圍很廣3.計(jì)算計(jì)數(shù)器

帶有微處理器，具有計(jì)數(shù)、程控測量、計(jì)算和顯示的功能第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.3

電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo)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

第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)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(zhǔn)確度

輸出特性

顯示及工作方式

顯示位數(shù)

顯示時(shí)間（可調(diào)）顯示方式：記憶和不記憶

閘門時(shí)間和時(shí)標(biāo)

輸出時(shí)標(biāo)信號的種類輸出數(shù)碼的編碼方式輸出電平

第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)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(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

輸入通道

將被測信號進(jìn)行放大、整形，使其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖。第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)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(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)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(jì)數(shù)脈沖通過進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。門控信號計(jì)數(shù)脈沖第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)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(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

時(shí)基信號產(chǎn)生電路

用于產(chǎn)生各種時(shí)標(biāo)信號和門控信號。門控信號計(jì)數(shù)脈沖時(shí)標(biāo)信號第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)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(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)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(jì)數(shù)器各單元工作，使整機(jī)按一定工作程序自動完成測量任務(wù)。門控信號計(jì)數(shù)脈沖時(shí)標(biāo)信號第28頁，共29頁，2023年，2月20日，星期二5時(shí)間和頻率的測量《電子測量