電子測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目24第47~48學(xué)時(shí)4.1-4.課件2

1、第四章 頻率和時(shí)間測(cè)量及儀器 頻率測(cè)量的方法： 無源測(cè)頻法: 諧振法 電橋法 有源比較測(cè)頻法：拍頻法 差頻法 示波器法：第一節(jié) 概述測(cè)量方法無源測(cè)頻法是利用電路的頻率響應(yīng)特性 來測(cè)量頻率；有源比較測(cè)頻法是利用已知的參考頻率 同被測(cè)頻率進(jìn)行比較而測(cè)得被測(cè)頻率的；示波器法是先測(cè)出信號(hào)的周期再換算出 頻率。第二節(jié) 電子計(jì)數(shù)器概述一、電子計(jì)數(shù)器的分類（1）通用電子計(jì)數(shù)器 （2）頻率計(jì)數(shù)器 （3）計(jì)算計(jì)數(shù)器 （4）特種計(jì)數(shù)器 VC2000頻率計(jì) F40型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器通常把數(shù)字式測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器稱為電子計(jì)數(shù)器或 通用計(jì)數(shù)器。二、電子計(jì)數(shù)器基本組成 （1） 輸入通道 （2） 計(jì)數(shù)顯示電

2、路 （3） 邏輯控制電路 （4） 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路電子計(jì)數(shù)器基本組成方框9倍頻：系數(shù)m 越高，頻率越高 mf ， 周期越小， T/m 。分頻：系數(shù) kf 越高，頻率越低 f / kf ， 周期越大， Kf T 。10弄清楚 四個(gè)信號(hào)的區(qū)別與聯(lián)系：計(jì)數(shù)脈沖門控信號(hào)時(shí)標(biāo)信號(hào)時(shí)基信號(hào)（1）輸入通道 輸入通道即輸入電路。其作用是接收被測(cè)信號(hào)，并對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大整形，然后送入閘門（即主門或信號(hào)門）。輸入通道通常包括A、B 兩個(gè)獨(dú)立的單元電路。 A通道是計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的通道。它對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大整形、變換，轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)經(jīng)過閘門進(jìn)入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器, 是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的觸發(fā)脈沖源。 B通道是閘

3、門時(shí)間信號(hào)的通道，用于控制閘門的開啟和關(guān)閉，又稱門控信號(hào)。輸入信號(hào)經(jīng)整形后用來觸發(fā)門控電路（雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器），使其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。以一個(gè)脈沖開啟閘門，而以隨后的一個(gè)脈沖關(guān)閉閘門，兩脈沖的時(shí)間間隔為閘門時(shí)間。在此期間，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)經(jīng)過A通道的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 （2）計(jì)數(shù)顯示電路 計(jì)數(shù)顯示電路是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)顯示電路，將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成于之成比例的脈沖信號(hào)，（由放大整形電路完成）。再對(duì)通過閘門的脈沖（即計(jì)數(shù)脈沖）進(jìn)行計(jì)數(shù)，并以十進(jìn)制方式顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。計(jì)數(shù)顯示電路由計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼器、顯示電路組成。（3）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)由石英晶體振蕩器提供，作為電子計(jì)數(shù)器的內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)。測(cè)周期時(shí): 標(biāo)準(zhǔn)

4、時(shí)間信號(hào)（晶振）經(jīng)過放大整形和倍頻電路，送入A通道，用作測(cè)周期時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖，稱為時(shí)標(biāo)信號(hào)；測(cè)頻率時(shí): 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（晶振）經(jīng)過放大整形和一系列分頻，送入B通道，用作控制閘門電路的的門控信號(hào)，稱為時(shí)基信號(hào)。（4）邏輯控制電路邏輯控制電路 產(chǎn)生各種控制信號(hào)，用于控制電子計(jì)數(shù)器各單元電路的協(xié)調(diào)工作。在 “啟動(dòng)”、“停止” 信號(hào)作用下，輸出門控信號(hào)控制門電路即控制顯示時(shí)間的長(zhǎng)短。計(jì)數(shù)結(jié)束后發(fā)出復(fù)零指令，每一次測(cè)量的工作程序?yàn)椋簻?zhǔn)備、計(jì)數(shù)、顯示、準(zhǔn)備下次測(cè)量。17四個(gè)信號(hào)的區(qū)別與聯(lián)系：計(jì)數(shù)脈沖時(shí)標(biāo)信號(hào)門控信號(hào)時(shí)基信號(hào)三、電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo) P75 1. 測(cè)試功能： 2. 測(cè)量范圍：儀器的有效測(cè)量范

5、圍 3. 輸入特性 ： （1）輸入耦合方式 （2）觸發(fā)電平及其可調(diào)范圍 （3）輸入靈敏度 （4）最高輸入電壓 （5）輸入阻抗 4. 測(cè)量準(zhǔn)確度 5. 閘門時(shí)間和時(shí)標(biāo) 6. 顯示及工作方式 7. 輸出 20一、測(cè)頻原理 對(duì)一個(gè)周期性信號(hào)，若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)計(jì)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N則其頻率為：f = N/T 可見，只要知道了N和T，就可以決定頻率。第三節(jié) 通用電子計(jì)數(shù)器一、測(cè)量頻率計(jì)數(shù)脈沖時(shí)基信號(hào)倍頻系數(shù) m 分頻系數(shù) Kf 被測(cè)信號(hào)從A通道輸入，B通道是作為計(jì)數(shù)脈沖的晶振信號(hào)。 f x 被測(cè)信號(hào)頻率，其倒數(shù)為周期 Tx； N 閘門開啟期間十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)出 的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)； f s 晶

6、振信號(hào)頻率；Ts 晶振信號(hào)周期；m 倍頻系數(shù)；K f 分頻系數(shù)；閘門時(shí)間 Kf Ts 閘門時(shí)間選擇 調(diào)節(jié) Kf 的旋鈕；時(shí)基信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖23脈沖形成電路閘門十進(jìn)電子計(jì)數(shù)器門控電路十進(jìn)分頻器石英晶振fx（a）（b）（c）（d）（e） 計(jì)數(shù)器測(cè)頻原理方框圖只有當(dāng)閘門開啟時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖在閘門時(shí)間T內(nèi)才能通過閘門，進(jìn)入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器去計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果為N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。abcdefN個(gè)計(jì)數(shù)脈沖24測(cè)頻率的公式關(guān)系若計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)果為 N：（N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的周期），被測(cè)信號(hào)作為計(jì)數(shù)脈沖，從A通道輸入。門控時(shí)間：晶振信號(hào)作為門控信號(hào)，稱時(shí)基信號(hào),從B通道輸入為使N能直接表示fx，常取mkfTs=1ms,10ms,0.1

7、s,1s,10s等閘門時(shí)間。25為了使N值能夠直接表示 fx :即當(dāng)閘門時(shí)間為 110n s (n為整數(shù))，并且使閘門開啟時(shí)間的改變與計(jì)數(shù)器顯示屏上小數(shù)點(diǎn)位置的移動(dòng)同步進(jìn)行時(shí)，無需對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行換算，就可直接讀出測(cè)量結(jié)果。常取 mKf Ts = 1ms、10ms、0.1s、1s、10s等幾種閘門時(shí)間。門控信號(hào)( fs )二、測(cè)量周期被測(cè)信號(hào)從B通道輸入，A通道是作為計(jì)數(shù)脈沖的晶振信號(hào)。TX Kf 為閘門時(shí)間 ； Kf 分頻器分頻次數(shù) ； Ts 為晶振信號(hào)周期；調(diào)節(jié) Kf 的旋鈕稱為 “周期倍乘率” ;改變 Ts / m 的大小的旋鈕稱為“時(shí)標(biāo)選擇”開關(guān)。三、測(cè)量頻率比 四、累加計(jì)數(shù) 累加計(jì)數(shù)指

8、的是在限定時(shí)間內(nèi)，對(duì)輸入的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行累加。五、測(cè)量時(shí)間間隔通用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量時(shí)間間隔示意圖 33用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率，已知閘門時(shí)間和計(jì)數(shù)值N如下表所示，求各情況下的 fx = ?T10s1s0.1s10ms1msN1 000 000100 00010 0001 000100fx 提示：根據(jù)前面公式： 為使N能直接表示fx，常取 閘門時(shí)間為：mKfTs = 1ms, 10ms, 0.1s, 1s, 10s等數(shù)值。六、自檢（自校） 檢查儀器自身的邏輯功能以及電路的工作是否正常。 自檢時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖不再是被測(cè)信號(hào)而是晶 振信號(hào)經(jīng)倍頻后產(chǎn)生的時(shí)標(biāo)信號(hào)。顯然， 只要滿足關(guān)系： 1是因?yàn)橛?jì)數(shù)器中存在量化誤差 總結(jié)1.頻率測(cè)量的方法：無源測(cè)頻法 有源比較測(cè)頻法 示波器法2.電子計(jì)數(shù)器基本組成：（1）輸入通道 （2）計(jì)數(shù)顯示電路 （3）邏輯控制電路 （4）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路3. 通用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、周期的方法及公式：37總結(jié)1.頻率測(cè)量的方法： 無源測(cè)頻法 有源比較測(cè)頻法 示波器法2.電子計(jì)數(shù)器基本組成：（1）輸入通道 （2）計(jì)數(shù)顯示電路 （3）邏輯控制電路 （4）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路383. 通用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、周期的方法及公式：作業(yè)P89-90 1， 2 ，5補(bǔ)充題： 解釋以下信號(hào)的含義：時(shí)標(biāo)信號(hào)、時(shí)基信號(hào)、計(jì)數(shù)脈沖、門控信號(hào)。作