《頻率計測頻原理》PPT課件.ppt

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1、1電子計數(shù)法測量頻率1.1電子計數(shù)法測頻原理1.基本原理根據(jù)頻率的定義，若某一信號在T秒時間內(nèi)重復(fù)變化了N次，則該信號的頻率為：（4.2）門電路復(fù)習(xí)：與門A1/0B1/0c1/0同理“或”門、與非、或非門等也有類似功能。A0011B0101C0001由圖可見：因此實現(xiàn)了測頻原理：“定時計數(shù)”實質(zhì)：比較法圖4.3測頻的原理與門ABT1s…………TNTxC1s重點掌握2．組成框圖圖4.4是計數(shù)式頻率計測頻的框圖。它主要由下列四部分組成。t0BC00ttTTxDE0tTxN0AtTx時基電路計數(shù)一輸入電路分頻顯示晶振門控主門控制電路ABCDE

2、1)時基（T）電路兩個特點：(1)標(biāo)準(zhǔn)性閘門時間準(zhǔn)確度應(yīng)比被測頻率高一數(shù)量級以上，故通常晶振頻率穩(wěn)定度要求達10-6～10-10。（恒溫糟）(2)多值性閘門時間T不一定為1秒，應(yīng)讓用戶根據(jù)測頻精度和速度的不同要求自由選擇。例如：1kHz100Hz10Hz1Hz0.1Hz1ms10ms0.1s、1s、10s等。門控（雙穩(wěn)）電路：TT2)輸入電路由放大整形電路和主門電路組成。被測輸入周期信號（頻率為fx，周期為Tx）經(jīng)放大、整形、微分得周期Tx的窄脈沖，送主門的一個輸入端。圖4.5輸入電路工作波形圖ustttt0000A輸入(T0或Fx)放

3、大整形微分3)計數(shù)顯示電路這部分電路的作用，簡單地說，就是計數(shù)被測周期信號重復(fù)的次數(shù)，顯示被測信號的頻率。它一般由計數(shù)電路、邏輯控制電路、譯碼器和顯示器組成。4)控制電路控制電路的作用是產(chǎn)生各種控制信號，去控制各電路單元的工作，使整機按一定的工作程序完成自動測量的任務(wù)。在控制電路的統(tǒng)一指揮下，電子計數(shù)器的工作按照“復(fù)零一測量—顯示”的程序自動地進行，其工作流程如圖4.6所示。準(zhǔn)備期（復(fù)零，等待）顯示期（關(guān)門，停止計數(shù)）測量期（開門，計數(shù)）圖4.6電子計數(shù)器的工作流程圖1.2誤差分析計算由第二章誤差傳遞公式（2.45）可對式（4.2）求得

4、（4.3）計數(shù)誤差時基誤差1.量化誤差——計數(shù)誤差、±1誤差在測頻時，主門的開啟時刻與計數(shù)脈沖之間的時間關(guān)系是不相關(guān)的，即是說它們在時間軸上的相對位置是隨機的。這樣，既便在相同的主門開啟時間T，計數(shù)器所計得的數(shù)卻不一定相同?？赡芏?個或少1個的±1誤差，這是頻率量化時帶來的誤差故稱量化誤差，又稱脈沖計數(shù)誤差或±1誤差。ΔN=±1N=fxT圖4.7量化誤差3467521834675218T(a)(1)(2)黑門進8個脈沖紅門進7個脈沖誤差合成定理2.閘門時間誤差（時基誤差、標(biāo)準(zhǔn)時間誤差）閘門時間不準(zhǔn)，造成主門啟閉時間或長或短，顯然要產(chǎn)生測

5、頻誤差。閘門信號T是由晶振信號分頻而得。設(shè)晶振頻率為fc（周期為Tc），則有=1×10-7~1×10-10石英晶體性能和切割方式----生產(chǎn)廠石英振蕩器的輸出頻率準(zhǔn)確度決定溫度的影響---單、雙層恒溫糟振蕩電路的質(zhì)量----電路優(yōu)化設(shè)計1.3結(jié)論1.計數(shù)器直接測頻的誤差主要有兩項即±1誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差一般總誤差可采用分項誤差絕對值合成，即（4.9）2.測量低頻時，由于±1誤差產(chǎn)生的測頻誤差大得驚人例如，fx=10Hz，T=1s，則由±1誤差引起的測頻誤差可達10％，所以，測量低頻時不宜采用直接測頻方法。2電子計數(shù)法測量時間本節(jié)介紹時間

6、量的測量主要是指與頻率對應(yīng)的周期、相位及時間間隔等時間參數(shù)，重點討論周期的測量。2.1電子計數(shù)法測量周期的原理t0BC00ttTxTxDE0tTcTcNTxTx由右圖可得輸入電路A分頻門控主門倍頻晶振輸入電路BTxuxBCDE2.2電子計數(shù)器測量周期的誤差分析1.量化誤差和基準(zhǔn)頻率誤差與分析電子計數(shù)器測頻時的誤差類似，這里，根據(jù)誤差傳遞公式可得（4.11）根據(jù)圖4.10所示的測周原理，由式（4.10）可得而ΔN=±1（4.12）2.觸發(fā)轉(zhuǎn)換誤差測周時，還有一項觸發(fā)轉(zhuǎn)換誤差必須考慮。3中界頻率研究量化誤差（±1誤差）對測頻和測周的影響。測

7、頻、測周誤差相等的頻率稱為中界頻率。將兩個量化誤差表達式聯(lián)立可得式中，為中界頻率，為標(biāo)準(zhǔn)頻率，T為閘門時間。令則因故圖4.14中給出了不同閘門時間：0.1s、1s、10s和不同標(biāo)準(zhǔn)頻率：10MHz、100MHz、1000MHz三種情況的交叉曲線?，F(xiàn)以T=1s，=100MHz為例，可查知=10kHz。100MHz圖4.14測頻量化誤差與測周量化誤差1Hz1KHz1MHz10-810-710-610-510-410-310-210-1110ST=1S0.1Sfc=10MHzfc=1GHzfc=100MHz測頻的量化誤差測周的量化誤差f100

8、MHz因此，當(dāng)宜測頻；當(dāng)，宜測周。這給使用帶來不便，要查知所用狀態(tài)下的中界頻率，是當(dāng)前通用計數(shù)器的缺點，下面將介紹采用雙路計數(shù)器的方法，對測頻或測周都能實現(xiàn)等精度測量。4多周期同步測頻（智能計數(shù)器）看發(fā)給大