第五章頻率時(shí)間測(cè)量

1、第五章頻率時(shí)間測(cè)量5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.1 電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻的最大 允許誤差分析頻率比的測(cè)量5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.1.1 電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理TNf 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器 顯示器 閘門(mén)輸出 外標(biāo) B 輸入 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 放大整形 測(cè)周 測(cè)頻 晶振 周期 倍乘器 測(cè)周 B輸入閘門(mén)輸出 測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周外標(biāo) 晶振 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復(fù)零脈沖發(fā)生器 分頻器 時(shí)基 發(fā)生器 門(mén)控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 fx 計(jì)數(shù)顯示 控制邏輯電路 TTxTxTN5 時(shí)

2、間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.1.1 電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理cKTNTNfxTTNfx 計(jì)數(shù)脈沖 （信號(hào)產(chǎn)生） 分頻器輸出 （晶振 fc分頻） 門(mén)控信號(hào) 主門(mén)輸出 閘門(mén)時(shí)間應(yīng)合理選擇。小數(shù)點(diǎn)的定位小數(shù)點(diǎn)的定位 閘門(mén)時(shí)間 T=1s， 計(jì)數(shù) N=100000； 則 閘門(mén)時(shí)間 T=0.1s，計(jì)數(shù) N=10000； 則KHzfx000.100KHzfx00.1005 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.1.2 電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻的最大 允許誤差分析)(TTNNffxx5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)1. 計(jì)數(shù)誤差計(jì)數(shù)誤差（1誤差、量化誤差）原因：原因： 量化誤差的產(chǎn)生是不可避免的，是由于 主門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間與被測(cè)計(jì)

3、數(shù)脈沖之間的時(shí)間 關(guān)系不相關(guān)引起的。1 N5 時(shí)間和頻率的測(cè)量xfTNNN11計(jì)數(shù)誤差計(jì)數(shù)值N越大時(shí)，量化相對(duì)誤差就越小。當(dāng)fx一定時(shí)，增大主門(mén)時(shí)間T，可以減小量化相對(duì)誤差。主門(mén)時(shí)間一定，被測(cè)信號(hào)的頻率愈高，量化相對(duì)誤差就越小。5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)2. 時(shí)基誤差（標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差） 時(shí)基誤差大小主要由石英晶體 振蕩器輸出頻率的準(zhǔn)確度決定。5 時(shí)間和頻率的測(cè)量設(shè)晶振頻率為fc，分頻系數(shù)為K，則主門(mén)時(shí)間為： ccfKKTTccffKT2ccffTT 時(shí)基誤差在數(shù)值上等于晶振輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率的相對(duì)誤差，只是符號(hào)相反。5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)3. 測(cè)頻最大允許誤差)(TTNNffxx)1(

4、ccfffTx)1(ccfffTffxxx提高晶振頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，增大閘門(mén)時(shí)間。 減小最大允許誤差的方法： 被測(cè)信號(hào)頻率低時(shí)，不宜采用測(cè)頻法直接測(cè)量頻率，而應(yīng)采用測(cè)周期的方法間接測(cè)量頻率。5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.2 電子計(jì)數(shù)器測(cè)量時(shí)間電子計(jì)數(shù)器測(cè)周的最大 允許誤差分析電子計(jì)數(shù)器的測(cè)周原理時(shí)間間隔的測(cè)量5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.2.1 電子計(jì)數(shù)器的測(cè)周原理sNTTxNsTsNTTx cNKT 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器 顯示器 閘門(mén)輸出 外標(biāo) B 輸入 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 放大整形 測(cè)周 測(cè)頻 晶振 周期 倍乘器 測(cè)

5、周 閘門(mén)輸出 外標(biāo) 晶振 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復(fù)零脈沖發(fā)生器 倍頻器 分頻器 門(mén)控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 控制邏輯電路 計(jì)數(shù)顯示 cT時(shí)標(biāo)信號(hào)的周期A輸入 B輸入 sTxTxTfxxT5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.2.2 電子計(jì)數(shù)器測(cè)周的最大 允許誤差分析)(ssxNxxTTTTNNTT NNN1 cxsxKTTTT NxcTKTNN ccccffTTTTss m101VVTTnnxN5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù))101(mnnccxcxxVVffTKTTT 周期較大的信號(hào)，應(yīng)采用測(cè)周法測(cè)量。 周期較小的信號(hào)，應(yīng)采用測(cè)頻法測(cè)量。5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量

6、技術(shù))101(mnnccxcxxVVffTKTTT減小時(shí)標(biāo)信號(hào)的周期Ts，即減小K值。 減小測(cè)周最大允許誤差的方法： 提高晶振頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。 利用周期倍乘法（將主門(mén)時(shí)間由Tx擴(kuò)大為hTx ）。)1(mnccxcxxVVhffhTKTTT5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.2.3 時(shí)間間隔、相位差的測(cè)量T晶振 放大整形 主門(mén) 倍頻器 分頻器 計(jì)數(shù) 顯示 控制 邏輯電路 門(mén)控雙穩(wěn) 起始 觸發(fā)器 終止 觸發(fā)器 觸發(fā)器 觸發(fā)器 A輸入 B輸入 C輸入 S 觸發(fā)沿選擇觸發(fā)沿選擇 時(shí)標(biāo)選擇時(shí)標(biāo)選擇 1t2tsNTT N 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)trt晶振 放大整形 主門(mén) 倍頻器 分頻器 計(jì)

7、數(shù) 顯示 IT 控制 邏輯電路 門(mén)控雙穩(wěn) 起始 觸發(fā)器 終止 觸發(fā)器 觸發(fā)器 觸發(fā)器 A輸入 B輸入 C輸入 S 觸發(fā)沿選擇觸發(fā)沿選擇 時(shí)標(biāo)選擇時(shí)標(biāo)選擇 1t2tN wt本節(jié)結(jié)束本節(jié)結(jié)束 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.2.4 頻率比的測(cè)量BAABffTTN B輸入 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器 顯示器 閘門(mén)輸出 外標(biāo) B 輸入 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 放大整形 測(cè)周 測(cè)頻 晶振 周期 倍乘器 測(cè)周 閘門(mén)輸出 測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo) 晶振 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復(fù)零脈沖發(fā)生器 分頻器 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 門(mén)控雙穩(wěn) 觸發(fā)器

8、 計(jì)數(shù)顯示 控制邏輯電路 fA放大整形 fB本節(jié)結(jié)束本節(jié)結(jié)束 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3 電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展概述電子計(jì)數(shù)器的分類電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo)電子計(jì)數(shù)器的組成5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3.1 電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展概述5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3.2 電子計(jì)數(shù)器的分類1.通用計(jì)數(shù)器 2.頻率計(jì)數(shù)器 3.計(jì)算計(jì)數(shù)器 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3.3 電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo)頻率：上限和下限 周期：最大值和最小值 輸入耦合方式：AC和DC 觸發(fā)電平及可調(diào)范圍 輸入靈敏度 最大輸入電壓 輸入阻抗：高阻和低阻 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技

9、術(shù)顯示位數(shù) 顯示時(shí)間（可調(diào)） 顯示方式：記憶和不記憶 輸出時(shí)標(biāo)信號(hào)的種類 輸出數(shù)碼的編碼方式 輸出電平 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3.4 電子計(jì)數(shù)器的組成 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器 顯示器 閘門(mén)輸出 外標(biāo) B 輸入 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 放大整形 測(cè)周 測(cè)頻 晶振 周期 倍乘器 測(cè)周 A輸入B輸入閘門(mén)輸出 測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo) 晶振 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復(fù)零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 門(mén)控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，使其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖。 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.

10、3.4 電子計(jì)數(shù)器的組成 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器 顯示器 閘門(mén)輸出 外標(biāo) B 輸入 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 放大整形 測(cè)周 測(cè)頻 晶振 周期 倍乘器 測(cè)周 A輸入B輸入閘門(mén)輸出 測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo) 晶振 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復(fù)零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 門(mén)控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 在門(mén)控信號(hào)作用的有效期，允許計(jì)數(shù)脈沖通過(guò)進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3.4 電子計(jì)數(shù)器的組成 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器 顯示器 閘門(mén)輸出 外標(biāo) B 輸入 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 放大整形 測(cè)周 測(cè)頻 晶振 周期 倍乘器 測(cè)周 A輸入B輸入閘門(mén)輸出 測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo) 晶振 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示器 放大整形 記憶控制 復(fù)零脈沖發(fā)生器 周期 倍乘器 時(shí)標(biāo) 產(chǎn)生器 門(mén)控雙穩(wěn) 觸發(fā)器 能產(chǎn)生各種控制信號(hào)去控制和協(xié)調(diào)計(jì)數(shù)器各單元工作，使整機(jī)按一定工作程序自動(dòng)完成測(cè)量任務(wù)。 5 時(shí)間和頻率的測(cè)量電子測(cè)量技術(shù)5.3.4 電子計(jì)數(shù)器的組成 記憶控制 門(mén)控雙穩(wěn)觸發(fā)器 復(fù)零脈沖 發(fā)生器 A 輸入 放大整形 主門(mén) 十進(jìn)制 計(jì)