電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻方法

1、4.14.1電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻方法教學(xué)目的教學(xué)目的1.1.了解了解通用計(jì)數(shù)器的基本組成2.掌握電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)1.電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理4.1.1頻率計(jì)數(shù)器的組成教學(xué)方式：教學(xué)方式：講授教學(xué)過程：教學(xué)過程：1.門控計(jì)數(shù)法測(cè)量原理門控計(jì)數(shù)法可理解為：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)打開閘門，讓信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)電路做累加計(jì)數(shù)，在已知的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)累計(jì)未知的待測(cè)輸入信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，就實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量；在未知的待測(cè)的時(shí)間間隔內(nèi)累計(jì)已知的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

2、脈沖個(gè)數(shù)，就實(shí)現(xiàn)周期或時(shí)間間隔的測(cè)量。2.通用計(jì)數(shù)器的基本組成除主門、計(jì)數(shù)電路和數(shù)字顯示器外，通用計(jì)數(shù)器還包括兩個(gè)放大整形電路和一個(gè)門控雙穩(wěn)觸發(fā)器。從A通道輸入頻率為fA的A信號(hào)，經(jīng)放大、整形變換為計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，接至閘門“1”端。從B通道輸入頻率為fB的B信號(hào)，也經(jīng)放大、整形變換為周期為TB的矩形脈沖信號(hào)。這個(gè)矩形脈沖信號(hào)接至主門“2”端以觸發(fā)門控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使它輸出一個(gè)寬度為TB的門控時(shí)間脈沖信號(hào)（開門脈沖），控制閘門的開門時(shí)間。通

3、用電子計(jì)數(shù)器的基本功能是測(cè)量頻率、周期、頻率比、時(shí)間間隔和自檢等。計(jì)數(shù)器輸入通道所加信號(hào)的不同組合，決定了所實(shí)現(xiàn)的測(cè)量功能。4.1.2頻率測(cè)量電子計(jì)數(shù)器按照式TN?f的定義進(jìn)行頻率測(cè)量.原理如圖4－10所示，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的工作波形如圖4－11所示。在開門時(shí)間，被測(cè)信號(hào)通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示。若閘門開啟時(shí)間為Tc和輸入信號(hào)頻率為fx，則計(jì)數(shù)值為:（47）閘門的寬度是由標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基經(jīng)過分頻得到的，通過開關(guān)選擇分頻比，是已知量。因此，只要得到

4、計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，就可以由（式4－7）得到被測(cè)信號(hào)的頻率。4.1.3頻率比的測(cè)量頻率比f(wàn)AfB測(cè)量的原理。兩個(gè)信號(hào)中頻率較低的信號(hào)（周期大的）需要加到門控電路輸入端作為開門信號(hào)。得到的讀數(shù)即為兩個(gè)頻率的比值。雖然兩個(gè)信號(hào)的頻率對(duì)我們來(lái)說都是未知的，但是我們只關(guān)心頻率的比值，其實(shí)際值對(duì)測(cè)量者來(lái)說是沒有意義的。小結(jié)：本結(jié)應(yīng)掌握電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理作業(yè)：4－14.2周期測(cè)量ccxxTT.fTN?＝倍，因此在量化過程中有一部分時(shí)間零頭沒有被計(jì)算在

5、內(nèi)而造成的誤差，再加之閘門開啟和關(guān)閉的時(shí)間和被測(cè)信號(hào)不同步（隨機(jī)的），使電子計(jì)數(shù)器出現(xiàn)1誤差。2.觸發(fā)誤差所謂觸發(fā)誤差就是指在門控脈沖在干擾信號(hào)的作用下使觸發(fā)提前或滯后所帶來(lái)的誤差。3.標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差是指由于電子計(jì)數(shù)器所采用的頻率基準(zhǔn)（如晶振等）受外界環(huán)境或自身結(jié)構(gòu)性能等因素的影響產(chǎn)生漂移而給測(cè)量結(jié)果引入的誤差。4.3.24.3.2頻率測(cè)量誤差分析頻率測(cè)量誤差分析計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻的誤差主要由兩項(xiàng)組成：即1量化誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。

6、一般，總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對(duì)值合成.1()xcxsxcfffTff?????1.量化誤差在測(cè)頻時(shí)，由于閘門開啟時(shí)間和被計(jì)數(shù)脈沖周期不成整數(shù)倍，在xsfTNNN11?????2.標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差由于晶振輸出頻率不穩(wěn)定引起閘門時(shí)間的不穩(wěn)定，造成測(cè)頻誤差。2()()ScScsccccdTkfkTkTTffdff????????而所以：scscTfTf????4.3.3周期測(cè)量誤差分析周期測(cè)量誤差分析1.誤差表達(dá)式由式Tx＝NT0可得00TTNN

7、TTxx?????因?yàn)椋?0xxTNTfT??，所以：2.觸發(fā)誤差在測(cè)量周期時(shí)，被測(cè)信號(hào)通過觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為門控信號(hào)，其觸發(fā)電平波動(dòng)以及噪聲的影響等，對(duì)測(cè)量精度均會(huì)產(chǎn)生影響。3.多周期同步法多周期測(cè)量減小轉(zhuǎn)換誤差的原理如圖4－18所示。因?yàn)殚l門信號(hào)是和被測(cè)信號(hào)同步后產(chǎn)生的，所以對(duì)周期個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)值不存在量化誤差。而兩相鄰周期觸發(fā)誤差所產(chǎn)生的ΔT是相互抵消的，因此平均到一個(gè)周期上來(lái)說就相當(dāng)于原來(lái)誤差的110。小結(jié)：本結(jié)著重于頻率測(cè)量誤差的組成及