频率时间测量

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1、 第五章 时间、频率测量及调制域分析5 时间和频率的测量电子测量技术5.1 电子计数器测量频率电子计数器的测频原理电子计数器测频的最大 允许误差分析频率比的测量5 时间和频率的测量电子测量技术5.1.1 电子计数器的测频原理B输入闸门输出 测频测频测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整形 记忆控制 复零脉冲 发生器 分频器 时基 发生器 门控双稳 触发器 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 fx时标信号时标信号 计数显示 控制逻辑电路 5 时间和频率的测量电子测量技术5.1.1 电子计数器的测频原理fx计数脉冲 （信号产生） 分频器输出 （晶振 fc分频） 门控信号 主

2、门输出 分频系数分频系数晶振周期晶振周期 闸门时间闸门时间闸门时间应合理选择。小数点的定位 闸门时间 T=1s， 计数 N=100000；则 闸门时间 T=0.1s，计数 N=10000；则5 时间和频率的测量电子测量技术5.1.2 电子计数器测频的最大 允许误差分析测频的最大允许误差测频的最大允许误差量化相对误差量化相对误差主门时间主门时间 相对误差相对误差5 时间和频率的测量电子测量技术1. 计数误差测量频率时，在测量频率时，在相同相同的主门时间内，的主门时间内，计数器计数值计数器计数值不一定不一定相同，这样产生的相同，这样产生的 误差称为量化误差。误差称为量化误差。 计数误差（1误差、量

3、化误差）原因： 量化误差的产生是不可避免的，是由于 主门的开启时间与被测计数脉冲之间的时间 关系不相关引起的。5 时间和频率的测量电子测量技术计数误差计数值N越大时，量化相对误差就越小。当fx一定时，增大主门时间T，可以减小量 化相对误差。主门时间一定，被测信号的频率愈高，量 化相对误差就越小。5 时间和频率的测量电子测量技术2. 时基误差（标准频率误差）时基误差时基误差是指由于主门时间是指由于主门时间不准不准造成造成主门的启、闭时间或长或短，从而引起主门的启、闭时间或长或短，从而引起 的测频误差。的测频误差。 时基误差大小主要由石英晶体 振荡器输出频率的准确度决定。5 时间和频率的测量电子测

4、量技术设晶振频率为fc，分频系数为K，则主门时间为： 时基误差在数值上等于晶振 输出标准频率的相对误差，只是符号相反。5 时间和频率的测量电子测量技术3. 测频最大允许误差提高晶振频率的准确度和稳定性，增大闸 门时间。 减小最大允许误差的方法： 被测信号频率 低时，不宜采用测频 法直接测量频率，而 应采用测周期的方法 间接测量频率。5 时间和频率的测量电子测量技术5.2 电子计数器测量时间电子计数器测周的最大 允许误差分析电子计数器的测周原理时间间隔的测量5 时间和频率的测量电子测量技术5.2.1 电子计数器的测周原理闸门输出 测周测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整

5、形 记忆控制 复零脉冲 发生器 倍频器 分频器 门控双稳 触发器 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 控制逻辑电路 测周测周计数显示 时标信号的周期A输入 B输入 fx时标选择时标选择5 时间和频率的测量电子测量技术5.2.2 电子计数器测周的最大 允许误差分析测周的最大允许误差测周的最大允许误差量化误差量化误差时标信号相对误差时标信号相对误差触发误差触发误差5 时间和频率的测量电子测量技术测周的最大允许误差测周的最大允许误差周期较大的信号，应采用测周法测量。周期较小的信号，应采用测频法测量。5 时间和频率的测量电子测量技术减小时标信号的周期Ts，即减小K值。 减小测周最大允许误差的方法： 提

6、高晶振频率的准确度和稳定度。 利用周期倍乘法（将主门时间由Tx扩大为hTx ）。5 时间和频率的测量电子测量技术5.2.3 时间间隔、相位差的测量晶振 放大 整形 主门 倍频器 分频器 计数 显示 控制 逻辑电路 门控 双稳 起始 触发器 终止 触发器 触发器 触发器 A输入 B输入 C输入 + + +- - -S 触发沿选择 时标选择 N 5 时间和频率的测量电子测量技术(1(1) )(2(2) )晶振 放大 整形 主门 倍频器 分频器 计数 显示 控制 逻辑电路 门控 双稳 起始 触发器 终止 触发器 触发器 触发器 A输入 B输入 C输入 + + +- - -S 触发沿选择 时标选择 N

7、 本节结束 5 时间和频率的测量电子测量技术5.2.4 频率比的测量B输入闸门输出 测频测周测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整形 记忆控制 复零脉冲 发生器 分频器 时标 产生器 门控双稳 触发器 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 时基信号时基信号 计数显示 控制逻辑电路 fA放大整形 N NT TB BfB本节结束 5 时间和频率的测量电子测量技术5.3 电子计数器电子计数器的发展概述电子计数器的分类电子计数器的主要技术性能指标电子计数器的组成5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.1 电子计数器的发展概述三阶段：三阶段：外差式和谐振式阶段外差式和谐振式阶段 （

8、2020世纪世纪4040年代年代）数字式阶段数字式阶段 （2020世纪世纪5050年代年代）智能式阶段智能式阶段 （2020世纪世纪6060年代末年代末）5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.2 电子计数器的分类具有具有多种多种测量功能测量功能 1.通用计数器 2.频率计数器 主要用于主要用于测频测频和和计数计数，测频范围很，测频范围很广广 3.计算计数器 带有带有微处理器微处理器，具有计数、程控测量、计，具有计数、程控测量、计 算和显示的功能算和显示的功能5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.3 电子计数器的主要技术性能指标测试性能（测试性能（仪器所具备的测试功能仪器所具备的测试功能）

9、测量范围测量范围 输入特性输入特性 频率：上限和下限 周期：最大值和最小值 输入耦合方式：AC和DC 触发电平及可调范围 输入灵敏度 最大输入电压 输入阻抗：高阻和低阻 5 时间和频率的测量电子测量技术晶体振荡器的频率稳定度和准确度晶体振荡器的频率稳定度和准确度 输出特性输出特性 显示及工作方式显示及工作方式 显示位数 显示时间（可调） 显示方式：记忆和不记忆 闸门时间和时标闸门时间和时标 输出时标信号的种类 输出数码的编码方式 输出电平 5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.4 电子计数器的组成A输入B输入闸门输出 测频测频测周测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整

10、形 记忆控制 复零脉冲 发生器 周期 倍乘器 时标 产生器 门控双稳 触发器 输入通道输入通道 将被测信号进行放大、整 形，使其变为标准脉冲。 5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.4 电子计数器的组成A输入B输入闸门输出 测频测频测周测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整形 记忆控制 复零脉冲 发生器 周期 倍乘器 时标 产生器 门控双稳 触发器 主门主门 在门控信号作用的有效期，允许计数 脉冲通过进入计数器计数。 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.4 电子计数器的组成A输入B输入闸门输出 测频测频测周测周外标 晶振 放大整

11、形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整形 记忆控制 复零脉冲 发生器 周期 倍乘器 时标 产生器 门控双稳 触发器 时基信号产生电路时基信号产生电路 用于产生各种时标信号 和门控信号。 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 时标信号时标信号 5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.4 电子计数器的组成A输入B输入闸门输出 测频测频测周测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整形 记忆控制 复零脉冲 发生器 周期 倍乘器 时标 产生器 门控双稳 触发器 控制电路控制电路 能产生各种控制信号去控制和协调计数器各单元工作，使整机按一定工作程序自动完成测量任务。 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 时标信号时标信号 5 时间和频率的测量电子测量技术5.3.4 电子计数器的组成A输入B输入闸门输出 测频测频测周测周外标 晶振 放大整形 主门 十进制 计数器 显示器 放大整形 记忆控制 复零脉冲 发生器 周期 倍乘器 时标 产生器 门控双稳 触发器 计数及显示电路计数及显示电路 用于对主门输出的脉冲信号 计数并显示十进制脉冲数。 门控信号门控信号 计数脉冲计数脉冲 时标信号时标信号 本节结束