《频率计测频原理》PPT课件.ppt

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1、1电子计数法测量频率1.1电子计数法测频原理1.基本原理根据频率的定义，若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则该信号的频率为：（4.2）门电路复习：与门A1/0B1/0c1/0同理“或”门、与非、或非门等也有类似功能。A0011B0101C0001由图可见：因此实现了测频原理：“定时计数”实质：比较法图4.3测频的原理与门ABT1s…………TNTxC1s重点掌握2．组成框图图4.4是计数式频率计测频的框图。它主要由下列四部分组成。t0BC00ttTTxDE0tTxN0AtTx时基电路计数一输入电路分频显示晶振门控主门控制电路ABCDE

2、1)时基（T）电路两个特点：(1)标准性闸门时间准确度应比被测频率高一数量级以上，故通常晶振频率稳定度要求达10-6～10-10。（恒温糟）(2)多值性闸门时间T不一定为1秒，应让用户根据测频精度和速度的不同要求自由选择。例如：1kHz100Hz10Hz1Hz0.1Hz1ms10ms0.1s、1s、10s等。门控（双稳）电路：TT2)输入电路由放大整形电路和主门电路组成。被测输入周期信号（频率为fx，周期为Tx）经放大、整形、微分得周期Tx的窄脉冲，送主门的一个输入端。图4.5输入电路工作波形图ustttt0000A输入(T0或Fx)放

3、大整形微分3)计数显示电路这部分电路的作用，简单地说，就是计数被测周期信号重复的次数，显示被测信号的频率。它一般由计数电路、逻辑控制电路、译码器和显示器组成。4)控制电路控制电路的作用是产生各种控制信号，去控制各电路单元的工作，使整机按一定的工作程序完成自动测量的任务。在控制电路的统一指挥下，电子计数器的工作按照“复零一测量—显示”的程序自动地进行，其工作流程如图4.6所示。准备期（复零，等待）显示期（关门，停止计数）测量期（开门，计数）图4.6电子计数器的工作流程图1.2误差分析计算由第二章误差传递公式（2.45）可对式（4.2）求得

4、（4.3）计数误差时基误差1.量化误差——计数误差、±1误差在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既便在相同的主门开启时间T，计数器所计得的数却不一定相同。可能多1个或少1个的±1误差，这是频率量化时带来的误差故称量化误差，又称脉冲计数误差或±1误差。ΔN=±1N=fxT图4.7量化误差3467521834675218T(a)(1)(2)黑门进8个脉冲红门进7个脉冲误差合成定理2.闸门时间误差（时基误差、标准时间误差）闸门时间不准，造成主门启闭时间或长或短，显然要产生测

5、频误差。闸门信号T是由晶振信号分频而得。设晶振频率为fc（周期为Tc），则有=1×10-7~1×10-10石英晶体性能和切割方式----生产厂石英振荡器的输出频率准确度决定温度的影响---单、双层恒温糟振荡电路的质量----电路优化设计1.3结论1.计数器直接测频的误差主要有两项即±1误差和标准频率误差一般总误差可采用分项误差绝对值合成，即（4.9）2.测量低频时，由于±1误差产生的测频误差大得惊人例如，fx=10Hz，T=1s，则由±1误差引起的测频误差可达10％，所以，测量低频时不宜采用直接测频方法。2电子计数法测量时间本节介绍时间

6、量的测量主要是指与频率对应的周期、相位及时间间隔等时间参数，重点讨论周期的测量。2.1电子计数法测量周期的原理t0BC00ttTxTxDE0tTcTcNTxTx由右图可得输入电路A分频门控主门倍频晶振输入电路BTxuxBCDE2.2电子计数器测量周期的误差分析1.量化误差和基准频率误差与分析电子计数器测频时的误差类似，这里，根据误差传递公式可得（4.11）根据图4.10所示的测周原理，由式（4.10）可得而ΔN=±1（4.12）2.触发转换误差测周时，还有一项触发转换误差必须考虑。3中界频率研究量化误差（±1误差）对测频和测周的影响。测

7、频、测周误差相等的频率称为中界频率。将两个量化误差表达式联立可得式中，为中界频率，为标准频率，T为闸门时间。令则因故图4.14中给出了不同闸门时间：0.1s、1s、10s和不同标准频率：10MHz、100MHz、1000MHz三种情况的交叉曲线。现以T=1s，=100MHz为例，可查知=10kHz。100MHz图4.14测频量化误差与测周量化误差1Hz1KHz1MHz10-810-710-610-510-410-310-210-1110ST=1S0.1Sfc=10MHzfc=1GHzfc=100MHz测频的量化误差测周的量化误差f100

8、MHz因此，当宜测频；当，宜测周。这给使用带来不便，要查知所用状态下的中界频率，是当前通用计数器的缺点，下面将介绍采用双路计数器的方法，对测频或测周都能实现等精度测量。4多周期同步测频（智能计数器）看发给大