電子計(jì)數(shù)器的測頻方法

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1、4.1電子計(jì)數(shù)器的測頻方法教學(xué)目的1.了解通用計(jì)數(shù)器的基本組成2.掌握電子計(jì)數(shù)器的測頻原理教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)1.電子計(jì)數(shù)器的測頻原理4.1.1頻率計(jì)數(shù)器的組成教學(xué)方式：講授教學(xué)過程：1.門控計(jì)數(shù)法測量原理門控計(jì)數(shù)法可理解為：在規(guī)定的時間內(nèi)打開閘門，讓信號進(jìn)入計(jì)數(shù)電路做累加計(jì)數(shù)，在已知的標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)累計(jì)未知的待測輸入信號的脈沖個數(shù)，就實(shí)現(xiàn)頻率測量；在未知的待測的時間間隔內(nèi)累計(jì)已知的標(biāo)準(zhǔn)時間脈沖個數(shù)，就實(shí)現(xiàn)周期或時間間隔的測量。2.通用計(jì)數(shù)器的基本組成除主門、計(jì)數(shù)電路和數(shù)字顯示器外，通用計(jì)數(shù)器還包括兩個放大整形電路和一個門控雙穩(wěn)

2、觸發(fā)器。從A通道輸入頻率為fA的A信號，經(jīng)放大、整形變換為計(jì)數(shù)脈沖信號，接至閘門“1”端。從B通道輸入頻率為fB的B信號，也經(jīng)放大、整形變換為周期為TB的矩形脈沖信號。這個矩形脈沖信號接至主門“2”端以觸發(fā)門控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使它輸出一個寬度為TB的門控時間脈沖信號（開門脈沖），控制閘門的開門時間。通用電子計(jì)數(shù)器的基本功能是測量頻率、周期、頻率比、時間間隔和自檢等。計(jì)數(shù)器輸入通道所加信號的不同組合，決定了所實(shí)現(xiàn)的測量功能。4.1.2頻率測量電子計(jì)數(shù)器按照式的定義進(jìn)行頻率測量.原理如圖4－10所示，其對應(yīng)點(diǎn)的工作波形如圖4

3、－11所示。在開門時間，被測信號通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示。若閘門開啟時間為Tc和輸入信號頻率為fx，則計(jì)數(shù)值為:（4-7）閘門的寬度是由標(biāo)準(zhǔn)的時基經(jīng)過分頻得到的，通過開關(guān)選擇分頻比，是已知量。因此，只要得到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，就可以由（式4－7）得到被測信號的頻率。4.1.3頻率比的測量頻率比fA/fB測量的原理。兩個信號中頻率較低的信號（周期大的）需要加到門控電路輸入端作為開門信號。得到的讀數(shù)即為兩個頻率的比值。雖然兩個信號的頻率對我們來說都是未知的，但是我們只關(guān)心頻率的比值，其實(shí)際值對測量者來說是沒有意義的。小結(jié)：

4、本結(jié)應(yīng)掌握電子計(jì)數(shù)器的測頻原理作業(yè)：4－1　4.2周期測量教學(xué)目的1.掌握測周的基本原理教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)1.測周的基本原理教學(xué)方式：講授教學(xué)過程：4.2.1信號周期的測量被測信號Tx從B輸入端輸入，經(jīng)脈沖形成電路取出一個周期的方波信號，加到門控電路。若時標(biāo)信號周期為T0，計(jì)數(shù)器讀數(shù)為N，被測周期的表達(dá)式應(yīng)為：Tx＝NT0需要注意的是：門控信號由被測信號經(jīng)過整形獲得，而被計(jì)數(shù)的信號則是標(biāo)準(zhǔn)的時基信號經(jīng)過分頻得到，其周期是已知的。通過時基信號在開門時間內(nèi)的計(jì)數(shù)值就可由式（4－8）得到被測信號的周期。4.2.2時間間隔測量時間

5、的起始和停止脈沖經(jīng)B和C兩個輸入通道，分別觸發(fā)R-S觸發(fā)器產(chǎn)生TX=Tb－Tc的閘門信號寬度。在時間間隔TX所形成的開門時間內(nèi)，對A通道輸入的時標(biāo)信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值N為：TX=NT0通過選擇兩個輸入通道的觸發(fā)極性和觸發(fā)電平可以完成兩輸入信號任意兩點(diǎn)之間時間間隔的測量.如果需要測量同一個輸入信號的任意兩點(diǎn)之間的時間間隔，可以把被測信號同時送入B、C通道，分別選取其觸發(fā)電平和觸發(fā)極性以產(chǎn)生開始和停止信號。通過測量兩個正弦波形上兩個相應(yīng)點(diǎn)之間的時間間隔，根據(jù)信號的頻率可以求得兩個正弦信號的相位差。強(qiáng)調(diào)：自檢自檢是確認(rèn)儀器

6、工作狀態(tài)是否正常的自我檢查，時基信號經(jīng)過n級10分頻后控制閘門的開啟時間，對時基本身進(jìn)行計(jì)數(shù).因?yàn)殚l門信號和被計(jì)數(shù)脈沖來自同一個信號源，所以在理論上不存在±1量化誤差。因此每次測量值和分頻比相一致則表明儀器工作正常。小結(jié)：本結(jié)應(yīng)掌握測周的基本原理4.3電子計(jì)數(shù)器的測量誤差教學(xué)目的1.掌握量化誤差、觸發(fā)誤差、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差的概念及來源。2.掌握頻率測量誤差的組成及分析方法，并能用來解決實(shí)際問題。3.掌握周期測量誤差的組成及分析方法，并能用來解決實(shí)際問題。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)1.頻率測量誤差的組成及分析方法2.周期測量誤差的組成及

7、分析方法教學(xué)方式：講授教學(xué)過程：4.3.1測量誤差的來源1.量化誤差所謂量化誤差就是指在進(jìn)行頻率的數(shù)字化測量時，被測量與標(biāo)準(zhǔn)單位不是正好為整數(shù)倍，因此在量化過程中有一部分時間零頭沒有被計(jì)算在內(nèi)而造成的誤差，再加之閘門開啟和關(guān)閉的時間和被測信號不同步（隨機(jī)的），使電子計(jì)數(shù)器出現(xiàn)±1誤差。1.觸發(fā)誤差所謂觸發(fā)誤差就是指在門控脈沖在干擾信號的作用下使觸發(fā)提前或滯后所帶來的誤差。2.標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差是指由于電子計(jì)數(shù)器所采用的頻率基準(zhǔn)（如晶振等）受外界環(huán)境或自身結(jié)構(gòu)性能等因素的影響產(chǎn)生漂移而給測量結(jié)果引入的誤差。4.3.

8、2頻率測量誤差分析計(jì)數(shù)器直接測頻的誤差主要由兩項(xiàng)組成：即±1量化誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。一般，總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對值合成.1.量化誤差在測頻時，由于閘門開啟時間和被計(jì)數(shù)脈沖周期不成整數(shù)倍，在2.標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差由于晶振輸出頻率不穩(wěn)定引起閘門時間的不穩(wěn)定，造成測頻誤差。所以：4.3.3周期測量誤差分析1.誤差表達(dá)式由式Tx＝NT0可得因