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

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

2、路 （3） 邏輯控制電路 （4） 標準時間產(chǎn)生電路電子計數(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 四個信號的區(qū)別與聯(lián)系：計數(shù)脈沖門控信號時標信號時基信號（1）輸入通道 輸入通道即輸入電路。其作用是接收被測信號，并對被測信號進行放大整形，然后送入閘門（即主門或信號門）。輸入通道通常包括A、B 兩個獨立的單元電路。 A通道是計數(shù)脈沖信號的通道。它對輸入信號進行放大整形、變換，轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖信號。計數(shù)脈沖信號經(jīng)過閘門進入十進制計數(shù)器, 是十進制計數(shù)器的觸發(fā)脈沖源。 B通道是閘

3、門時間信號的通道，用于控制閘門的開啟和關(guān)閉，又稱門控信號。輸入信號經(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)。以一個脈沖開啟閘門，而以隨后的一個脈沖關(guān)閉閘門，兩脈沖的時間間隔為閘門時間。在此期間，十進制計數(shù)器對經(jīng)過A通道的計數(shù)脈沖進行計數(shù)。 （2）計數(shù)顯示電路 計數(shù)顯示電路是一個十進制計數(shù)顯示電路，將被測信號轉(zhuǎn)換成于之成比例的脈沖信號，（由放大整形電路完成）。再對通過閘門的脈沖（即計數(shù)脈沖）進行計數(shù)，并以十進制方式顯示計數(shù)結(jié)果。計數(shù)顯示電路由計數(shù)器、寄存器、譯碼器、顯示電路組成。（3）標準時間產(chǎn)生電路 標準時間信號由石英晶體振蕩器提供，作為電子計數(shù)器的內(nèi)部時間基準。測周期時: 標準

4、時間信號（晶振）經(jīng)過放大整形和倍頻電路，送入A通道，用作測周期時的計數(shù)脈沖，稱為時標信號；測頻率時: 標準時間信號（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，稱為時基信號。（4）邏輯控制電路邏輯控制電路 產(chǎn)生各種控制信號，用于控制電子計數(shù)器各單元電路的協(xié)調(diào)工作。在 “啟動”、“停止” 信號作用下，輸出門控信號控制門電路即控制顯示時間的長短。計數(shù)結(jié)束后發(fā)出復(fù)零指令，每一次測量的工作程序為：準備、計數(shù)、顯示、準備下次測量。17四個信號的區(qū)別與聯(lián)系：計數(shù)脈沖時標信號門控信號時基信號三、電子計數(shù)器的主要技術(shù)指標 P75 1. 測試功能： 2. 測量范圍：儀器的有效測量范

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. 測量準確度 5. 閘門時間和時標 6. 顯示及工作方式 7. 輸出 20一、測頻原理 對一個周期性信號，若在一定時間間隔T內(nèi)計得這個周期性信號的重復(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) 通用電子計數(shù)器一、測量頻率計數(shù)脈沖時基信號倍頻系數(shù) m 分頻系數(shù) Kf 被測信號從A通道輸入，B通道是作為計數(shù)脈沖的晶振信號。 f x 被測信號頻率，其倒數(shù)為周期 Tx； N 閘門開啟期間十進制計數(shù)器計出 的計數(shù)脈沖個數(shù)； f s 晶

6、振信號頻率；Ts 晶振信號周期；m 倍頻系數(shù)；K f 分頻系數(shù)；閘門時間 Kf Ts 閘門時間選擇 調(diào)節(jié) Kf 的旋鈕；時基信號計數(shù)脈沖23脈沖形成電路閘門十進電子計數(shù)器門控電路十進分頻器石英晶振fx（a）（b）（c）（d）（e） 計數(shù)器測頻原理方框圖只有當閘門開啟時，計數(shù)脈沖在閘門時間T內(nèi)才能通過閘門，進入十進制計數(shù)器去計數(shù)，計數(shù)結(jié)果為N個計數(shù)脈沖。abcdefN個計數(shù)脈沖24測頻率的公式關(guān)系若計數(shù)器計數(shù)結(jié)果為 N：（N個計數(shù)脈沖的周期），被測信號作為計數(shù)脈沖，從A通道輸入。門控時間：晶振信號作為門控信號，稱時基信號,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等閘門時間。25為了使N值能夠直接表示 fx :即當閘門時間為 110n s (n為整數(shù))，并且使閘門開啟時間的改變與計數(shù)器顯示屏上小數(shù)點位置的移動同步進行時，無需對計數(shù)結(jié)果進行換算，就可直接讀出測量結(jié)果。常取 mKf Ts = 1ms、10ms、0.1s、1s、10s等幾種閘門時間。門控信號( fs )二、測量周期被測信號從B通道輸入，A通道是作為計數(shù)脈沖的晶振信號。TX Kf 為閘門時間 ； Kf 分頻器分頻次數(shù) ； Ts 為晶振信號周期；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“時標選擇”開關(guān)。三、測量頻率比 四、累加計數(shù) 累加計數(shù)指

8、的是在限定時間內(nèi)，對輸入的計數(shù)脈沖進行累加。五、測量時間間隔通用電子計數(shù)器測量時間間隔示意圖 33用電子計數(shù)器測量頻率，已知閘門時間和計數(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。 自檢時的計數(shù)脈沖不再是被測信號而是晶 振信號經(jīng)倍頻后產(chǎn)生的時標信號。顯然， 只要滿足關(guān)系： 1是因為計數(shù)器中存在量化誤差 總結(jié)1.頻率測量的方法：無源測頻法 有源比較測頻法 示波器法2.電子計數(shù)器基本組成：（1）輸入通道 （2）計數(shù)顯示電路 （3）邏輯控制電路 （4）標準時間產(chǎn)生電路3. 通用電子計數(shù)器測量頻率、周期的方法及公式：37總結(jié)1.頻率測量的方法： 無源測頻法 有源比較測頻法 示波器法2.電子計數(shù)器基本組成：（1）輸入通道 （2）計數(shù)顯示電路 （3）邏輯控制電路 （4）標準時間產(chǎn)生電路383. 通用電子計數(shù)器測量頻率、周期的方法及公式：作業(yè)P89-90 1， 2 ，5補充題： 解釋以下信號的含義：時標信號、時基信號、計數(shù)脈沖、門控信號。作