电子测量与仪器第2版 教学课件 作者 徐洁 主编 第4章.ppt

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1、第四章频率和时间测量及仪器第四章频率和时间测量及仪器第一节概述频率测量的方法：无源测频法:谐振法电桥法有源比较测频法：拍频法差频法示波器法测量方法无源测频法是利用电路的频率响应特性来测量频率；有源比较测频法是利用已知的参考频率同被测频率进行比较而测得被测频率的；示波器法是先测出信号的周期再换算出频率。第二节电子计数器概述一、电子计数器的分类（1）通用电子计数器（2）频率计数器（3）计算计数器（4）特种计数器各种计数器功能（1）通用电子计数器多功能电子计数器。可测量频率、频率比、周期、时间间隔及累加计数等，通常还具有自检功能。（2）频率计数器专门用于测

2、量高频和微波频率的电子计数器，它具有较宽的频率范围。各种计数器功能（3）计算计数器指的是一种带有微处理器、能够进行数学运算、求解较复杂方程式等功能的电子计数器。（4）特种计数器指具有特殊功能的电子计数器。如可逆计数器、预置计数器、程序计数器和差值计数器等，主要用于工业生产自动化，尤其在自动控制和自动测量方面。二、电子计数器基本组成（1）输入通道（2）计数显示电路（3）逻辑控制电路（4）标准时间产生电路电子计数器基本组成方框（1）输入通道输入通道即输入电路。其作用是接受被测信号，并对被测信号进行放大整形，然后送入闸门（即主门或信号门）。输入通道通常包括

3、A、B两个独立的单元电路。A通道是计数脉冲信号的通道。它对输入信号进行放大整形、变换，输出计数脉冲信号。计数脉冲信号经过闸门进入十进制计数器,是十进制计数器的触发脉冲源。B通道是闸门时间信号的通道，用于控制闸门的开启和关闭。输入信号经整形后用来触发门控电路（双稳态触发器），使其状态翻转。以一个脉冲开启闸门，而以随后的一个脉冲关闭闸门，两脉冲的时间间隔为闸门时间。在此期间，十进制计数器对经过A通道的计数脉冲进行计数。（2）计数显示电路计数显示电路是一个十进制计数显示电路，将被测信号转换成于之成比例的脉冲信号，（由放大整形电路完成）。再对通过闸门的脉冲（

4、即计数脉冲）进行计数，并以十进制方式显示计数结果。计数显示电路由计数器、寄存器、译码器、显示电路组成。（3）逻辑控制电路逻辑控制电路产生各种控制信号，用于控制电子计数器各单元电路的协调工作。在“启动”、“停止”信号作用下，输出门控信号控制门电路即控制显示时间的长短。计数结束后发出复零指令，每一次测量的工作程序为：准备计数显示复零准备下次测量→→→→（4）标准时间产生电路标准时间信号由石英晶体振荡器提供，作为电子计数器的内部时间基准。测周期时:标准时间信号（晶振）经过放大整形和倍频电路，送入A通道，用作测周期时的计数脉冲，称为时标信号；测频率时:标准时

5、间信号（晶振）经过放大整形和一系列分频，送入B通道，用作控制门控电路的信号，称为时基信号。三、电子计数器的主要技术指标P861.测试功能：2.测量范围：仪器的有效测量范围3.输入特性：（1）输入耦合方式（2）触发电平及其可调范围（3）输入灵敏度（4）最高输入电压（5）输入阻抗4.测量准确度5.闸门时间和时标6.显示及工作方式7.输出第三节通用电子计数器一、测量频率倍频系数—m分频系数—Kf计数脉冲时基信号fx——被测信号频率，其倒数为周期Tx；N——闸门开启期间十进制计数器计出的计数脉冲个数；fs——晶振信号频率；Ts——晶振信号周期；m——倍频系

6、数；Kf——分频系数；闸门时间——KfTs闸门时间选择——调节Kf的旋钮；公式关系设计数结果为N：（N个计数的周期）（门控时间）为了使N值能够直接表示fx:即当闸门时间为1×10ns(n为整数)，并且使闸门开启时间的改变与计数器显示屏上小数点位置的移动同步进行时，无需对计数结果进行换算，就可直接读出测量结果。常取mKfTs=1ms、10ms、0.1s、1s、10s等几种闸门时间。二、测量周期门控信号(fs)TXKf——为闸门时间；Kf——分频器分频次数；Ts——为晶振信号周期；调节Kf的旋钮称为“周期倍乘率”;改变Ts/m的大小的旋钮称为“时标选择”

7、开关。三、测量频率比四、累加计数累加计数指的是在限定时间内，对输入的计数脉冲进行累加。五、测量时间间隔通用电子计数器测量时间间隔示意图六、自检（自校）检查仪器自身的逻辑功能以及电路的工作是否正常。自检时的计数脉冲不再是被测信号而是晶振信号经倍频后产生的时标信号。显然，只要满足关系：±1是因为计数器中存在量化误差总结1.频率测量的方法：无源测频法有源比较测频法示波器法2.电子计数器基本组成：（1）输入通道（2）计数显示电路（3）逻辑控制电路（4）标准时间产生电路3.通用电子计数器测量频率、周期的方法及公式：第四节电子计数器的测量误差一、测量误差的来源量

8、化误差触发误差标准频率误差（一）量化误差量化误差是在将模拟量转换为数字量的量化过程中产生的误差，是数字化仪器