第4章時間與頻率的測量

1、 4.1.2 4.1.2 電子計數(shù)器概述電子計數(shù)器概述 1 1）電子計數(shù)器的分類）電子計數(shù)器的分類 2 2）主要技術(shù)指標(biāo)）主要技術(shù)指標(biāo) 3 3）電子計數(shù)器的發(fā)展）電子計數(shù)器的發(fā)展 時間有兩個含義：時間有兩個含義： “時刻時刻”：即某個事件何時發(fā)生；即某個事件何時發(fā)生； “時間間隔時間間隔”：即某個時間相對于某一時刻持續(xù)了多久。即某個時間相對于某一時刻持續(xù)了多久。 頻率的定義：頻率的定義：周期信號在單位時間（周期信號在單位時間（1s1s）內(nèi)的變化次數(shù)）內(nèi)的變化次數(shù) （周期數(shù)）。如果在一定（周期數(shù)）。如果在一定時間間隔時間間隔T T內(nèi)周期信號重復(fù)變化內(nèi)周期信號重復(fù)變化 了了N N次次，則頻率可表達(dá)

2、為：，則頻率可表達(dá)為： 差頻法 拍頻法 示波法 電橋法 諧振法 比較法 直讀法 李沙育圖形法 測周期法 模擬法 頻率測量方法 數(shù)字法 電容充放電法 電子計數(shù)器法 4.1.2 4.1.2 電子計數(shù)器概述電子計數(shù)器概述 A AG GC C放放大大器器 溫溫度度控控制制 隔隔離離放放大大器器 加加熱熱器器 傳傳感感器器 輸輸 出出 頻頻率率調(diào)調(diào)整整 晶晶體體電電路路 絕絕熱熱層層 與與 門門 T TA A T TB B T TA A T TB B A A B B C C 數(shù)字顯示器 寄存器 十進(jìn)制 計數(shù)器 A通道(放 大、整形) B 通 道 ( 放 大、整形) 主 門 功能開關(guān) 閘門選擇、周期倍乘

3、10 10 10 10 10s(104) 1s(103) 100ms (102) 10ms(10) 1ms(1) 時標(biāo)選擇 1 2 3 4 5 33 2 1 1 2 4 4 5 時基部分 10 10 10 10 10 1ms 0.1ms 10us 1us 0.1us 10ns 控制時序電路 開門 鎖存 復(fù)位 控制時序電路波形 序 號 計數(shù)端信號控制端信號測試功能計數(shù)結(jié)果 1內(nèi)時鐘（T0）內(nèi)時鐘（T）自檢N=T/T0 2被測信號（fx）內(nèi)時鐘（T）測量頻率（A）fxN/T 3內(nèi)時鐘（T0）被測周期（Tx）測量周期（B）TxNT0 4被測信號（fA）被測信號（fB）測量頻率比（A/B）fA/fB=

4、N 5內(nèi)時鐘（T0）被測信號相應(yīng)間隔tB-C測量時間間隔（A-B）tB-C=NT0 6外輸入（TA）被測信號相應(yīng)間隔tB-C測量外控時間間隔B-CtB-C=NTA 7外待測信號（Nx）手控或遙控累加計數(shù)（A）NxN 8內(nèi)時鐘（秒信號）手控或遙控計時 N（秒） 與與 門門 T TA A T TB B T TA A T TB B A A B B C C 準(zhǔn)備期準(zhǔn)備期 （ 復(fù)零，等待）復(fù)零，等待） 測量期測量期 （開門，計數(shù)）（開門，計數(shù)） 顯示期顯示期 （關(guān)門，停止計數(shù)）（關(guān)門，停止計數(shù)） T N f xs s N fNf T xs x s f .T T T N T B 放大、整形放大、整形 閘閘

5、 門門 門控電路門控電路 計數(shù)計數(shù) 顯示顯示 A fx 分頻電路分頻電路 時基時基Ts BA AB Tf N Tf 1 0 A B fN f 10 10 BA AB Tf N Tf 0 x TNT VB Vc 起始起始 停止停止 開門時間開門時間 C (50%) B (50%) 起始起始 停止停止 開門時間開門時間 VB Vc B(50%) C- (50%) (50%) B B + (50%) C + (50%) (50%) C(90%) 閘門信號閘門信號 關(guān)門信號關(guān)門信號 開門信號開門信號 B (10%) 2 21 tt 放 大 、放 大 、 整形整形 晶振晶振 放 大 、放 大 、 整形整

6、形 閘閘 門門 計數(shù)器計數(shù)器 顯示顯示門控電路門控電路 分頻電路分頻電路 T0 Tx 0 s T N T 12 tt、 12 tt xs xs ffN fNf N1N sc sc ff ff s sx x T NT f T 1 xc xsxc ff fT ff 1 xc xsxc ff fT ff xs fTNN N11 6 6 101 1011 1 x x f f 由測周的基本表達(dá)式：由測周的基本表達(dá)式： 根據(jù)誤差合成公式，可得：根據(jù)誤差合成公式，可得： 式中，式中， 和和 分別為量化誤差和時標(biāo)周期誤差。分別為量化誤差和時標(biāo)周期誤差。 由由 (Tc為晶振周期，為晶振周期，k為倍頻或分頻比為倍

7、頻或分頻比)， 有：有： 而計數(shù)值而計數(shù)值N為：為： 所以，所以， 0 0 T T N N T T x x xc Nk NT f 0 x TN T cc xxccxcc TfTkk TT fTT ff 1N NN 0 0 T T 0c TkT 0 0 cc cc TTf TTf 0 xxxc c TTT f N TkTk cc xxccxcc TfTkk TT fTT ff s x T N T 0 x T N T 0 sm m TT TT 0ms TTT 0 1 m s f TT 1 T xx TTT sin xmx vVt tan xB x vV dv dt tan n V T tan 22 )(1 2 sin1 2 cos m B x m Bxm x Bxmx vv x V V T V tV T tV dt dv tg Bx tan2 nxn m VTV T V Bm VV 12 TT、 22 12 2 xn n m TV TTT V 0 000 xxx x s NNN ff TN T