电子测量技术 第2版 教学课件 作者 孟凤果第5章时间与频率测量技术第5章时间与频率测量技术.ppt

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1、第5章时间与频率测量技术频段的划分及常用测频方法电子计数器的功能电子计数器的测量原理电子计数器的测量误差电子计数器的应用5.1概述在相等时间间隔重复发生的任何现象，都称为周期现象。频率是描述周期现象的重要物理量，他表征单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数，用相应周期的倒数表示，单位为HZ（赫兹）。周期为1S的周期现象的频率为1HZ。通常用f来表示频率，用T来表示周期，则两者之间的关系可以表示成：f=1/T，即频率和周期是从不同的侧面来描述周期现象的，二者互为倒数关系，只要测得一个量就可以换算出另一个量。国

2、际上规定30kHz以下为甚低频、超低频段，30kHz以上每10倍频程依次划分为低、中、高、甚高、特高、超高等频段。音频:20Hz～20kHz视频:20Hz～10MHz射频:30kHz～几十GHz在电子测量技术中，常以30kHz为界，其以下称为低频测量，其以上称为高频测量；还有一种划分方法是：以100kHz（或1MHz）为界，其以下称为低频测量，其以上称为高频测量。一般，正弦波信号发生器是以后一种划分的。5.2频段的划分及常用测频方法无源测频法：利用电路的频率响应特性来测量频率的方法。无源测频法又分为谐振法和电桥

3、法两种。谐振法用LC谐振回路，调节电容使其谐振频率与被测信号频率相同时，回路电流最大，通过电表指示其频率值。这种方法多用于高频频段的测量。电桥法因调节不便，误差较大，已少使用。测量频率方法有源比较测频法：将被测频率与一个标准有源信号相比较的测量方法。常用的有源比较测频法有拍频法、差频法和示波器测量法。示波器法有两种测频方法，李萨育图形法和测周期法。前者当频率比较高时，示波器显示的波形难以稳定，所以该方法适用于低频测量。由于调节不便，已很少使用。用宽频带示波器通过测量周期的方法获得被测信号的频率值，虽然误差较大，

4、但对于要求不太高的场合是比较方便的。计数法：利用电子计数器测量频率的方法。实质上，这种方法仍然属于有源比较测频法，计数法中最常用、最广泛使用的测频方法是电子计数器测频法。电子计数器测频法是利用电子计数器显示单位时间内通过被测信号的周期个数来实现频率的测量，这是目前最好的测频方法。本章重点介绍电子计数器测量频率和周期的方法。5.3电子计数器的功能作用是接受被测信号，并对它进行放大和整形，然后送入主门(闸门)。整形常由施密特电路完成。A通道用于传输被计数的信号，B、C通道传输闸门信号。产生各种控制信号，用于控制电子

5、计数器各单元电路的工作。控制电路由若干门电路和触发器组成的时序逻辑电路构成标准时间信号由石英振荡器提供，作为电子计数器的内部时间基准。电子计数器的基本组成测试性能仪器所具备的测试功能，如测量频率、周期等。测量范围仪器在不同功能下的有效测量范围。对于不同的功能，其含义是不同的。如测频时，被测信号的频率范围，一般用频率的上、下限值表示；而在测周时，测量范围常用周期的最大、最小值表示。输入特性电子计数器一般有2～3个输入通道，测试不同参数时，被测信号要经不同的通道输入仪器。输入特性表明电子计数器与被测信号源相连的一组

6、特性参数，需分别指出各个通道的特性。电子计数器的主要技术指标输入耦合方式有AC和DC两种方式，在低频和脉冲信号计数时宜采用DC耦合方式。输入灵敏度指在仪器正常工作时输入的最小电压，如通用电子计数器，A输入通道的灵敏度一般为10～100mV。最高输入电压指仪器所能允许输入的最大电压。超过最高输入电压后仪器不能正常工作，甚至会损坏。输入阻抗包括输入电阻和输入电容。A输入通道分为高阻(1MΩ／25pF)和低阻(50Ω)两种。输入特性闸门时间和时标由机内时标信号源所能提供的时间标准信号决定。根据测频和测周的范围不同，可

7、提供的闸门时间和时标信号有多种。显示及工作方式显示位数可显示的数字位数。显示时间两次测量之间显示结果的时间，一般是可调的。显示器件标明所用显示器的类型。显示方式有记忆和非记忆两种显示方式。记忆显示方式只显示最终计数的结果，不显示正在计数的过程；非记忆显示方式，能对计数过程的值逐个显示出来。输出仪器可输出的时标信号种类、输出数码的编码方式及输出电平。时基信号产生与变换单元晶体振荡器产生1MHz的时间基准信号，经分频、倍频，形成从10MHz到0.1Hz以10为系列递降的一系列不同频率的机内标准时间信号。时基电路示意

8、图5.4电子计数器的测量原理电子计数器测量原理图示频率：周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数，即T——单位时间；N——周期性现象的重复次数。5.4.1测量频率被测信号经放大、整形后，形成重复频率等于被测信号频率fx的计数脉冲，把它加至闸门的一个输人端。门控电路将时基信号变换为控制闸门的开启的门控信号。只有在闸门开通时间T内，被计数的脉冲才能通过闸门，并由十进制电子计数器对计数脉冲计