1、學(xué)習(xí)情境1.2 使用電子計(jì)數(shù)器測(cè)試時(shí)間和頻率參數(shù),一、時(shí)間和頻率的定義,提問(wèn)：1時(shí)間的基本概念是什么？ 2頻率的基本概念是什么？ 3常用的頻率測(cè)量的方法有哪些？ 時(shí)間有兩個(gè)含義： “時(shí)刻”：即某個(gè)事件何時(shí)發(fā)生； “時(shí)間間隔”：即某個(gè)時(shí)間相對(duì)于某一時(shí)刻持續(xù)了多久。 頻率的定義：周期信號(hào)在單位時(shí)間（1s）內(nèi)的變化次數(shù)（周期數(shù)）。如果在一定時(shí)間間隔T內(nèi)周期信號(hào)重復(fù)變化了N次，則頻率可表達(dá)為：,fN/T,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn),時(shí)間與頻率基準(zhǔn)的精確度是所有計(jì)量基準(zhǔn)中最高的一種，也是復(fù)制得最精確，保持得最穩(wěn)定的一個(gè)物理量。 準(zhǔn)確度可達(dá)10-14，校準(zhǔn)（比對(duì)）方便，因而數(shù)字化時(shí)頻測(cè)量可達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。

2、因此，許多物理量的測(cè)量都轉(zhuǎn)換為時(shí)頻測(cè)量。,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn)1.世界時(shí)(UT時(shí)),最初的時(shí)間(頻率)標(biāo)準(zhǔn)是由天文觀測(cè)得到的。 以地球自轉(zhuǎn)周期為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的時(shí)間稱(chēng)為世界時(shí)(UT時(shí))。 零類(lèi)世界時(shí)(UT0) 以地球自轉(zhuǎn)周期的1/86400作為世界時(shí)的1秒，其準(zhǔn)確度在110-6量級(jí)。,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn)1.世界時(shí)(UT時(shí)),第一類(lèi)世界時(shí)(UT1) 地球自轉(zhuǎn)受極運(yùn)動(dòng)(即極移動(dòng)引起的經(jīng)度變化)的影響，校正了這個(gè)偏差而得到的第一類(lèi)世界時(shí)(UT1)。 第二類(lèi)世界時(shí)(UT2) 在第一類(lèi)世界時(shí)的基礎(chǔ)上，把地球自轉(zhuǎn)的季節(jié)性、年度性的變化校正后的世界時(shí)稱(chēng)為第二類(lèi)世界時(shí)(UT2)，其準(zhǔn)確度在310-8量級(jí)。

3、,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn) 2.歷書(shū)時(shí)ET,在1956年正式定義1899年12月31日12時(shí)起始的回歸年(太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)春分點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間)長(zhǎng)度的1/3556925.9747為1，即歷書(shū)時(shí)ET。 回歸年不受地球自轉(zhuǎn)速度的影響，使秒的準(zhǔn)確度可達(dá)110-9 UT2、ET為宏觀計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，它需要精密的天文觀測(cè)，準(zhǔn)確度有限。,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn) 3.原子時(shí)(AT),一級(jí)原子頻率標(biāo)準(zhǔn) 為了尋求更加穩(wěn)定、又能迅速測(cè)定的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)了微觀計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 利用原子或分子內(nèi)部能級(jí)躍遷所輻射或吸收的電磁波的頻率為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)量時(shí)間。 能量與頻率之間存在著如下的量子關(guān)系： E = h f 式中，h普朗克常數(shù)。,二、

4、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn) 3.原子時(shí)(AT),當(dāng)原子在E2、E1兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)，就會(huì)吸收或釋放出一定頻率的電磁振蕩能量，其頻率大小為： f = (E2E1)/h 由于能級(jí)數(shù)值是高度準(zhǔn)確的，因而所發(fā)出的頻率也是十分準(zhǔn)確的。,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn) 3.原子時(shí)(AT),1967年10月第10屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式通過(guò)了秒的定義：“秒是Cs133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)之間躍遷頻率相應(yīng)的射線持續(xù)9192631770個(gè)周期的時(shí)間”。 以此為標(biāo)準(zhǔn)定出的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為原子時(shí)(記作AT)，其準(zhǔn)確度為10-13量級(jí)。又被稱(chēng)作一級(jí)原子頻率標(biāo)準(zhǔn)。,二、時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn) 3.原子時(shí)(AT),石英晶體振蕩器 由于

5、石英晶體具有很高的穩(wěn)定性，它的振蕩頻率受外界因素的影響又較小，因而比較穩(wěn)定。 采用了高品質(zhì)因數(shù)的石英晶體和精密的恒溫設(shè)備后，短期穩(wěn)定性可達(dá)110-10110-11/s，可作為二級(jí)頻率標(biāo)準(zhǔn)。,問(wèn)題：,1與門(mén)的工作的原理是什么？ 2時(shí)間的數(shù)字轉(zhuǎn)換是怎樣完成的 3頻率的數(shù)字轉(zhuǎn)換是怎樣完成的？ 4比較這兩種轉(zhuǎn)換過(guò)程中，加在與門(mén)兩端的信號(hào)有什么不同？ 5量化誤差是怎樣產(chǎn)生的？,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理,首先將時(shí)間或頻率進(jìn)行模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換（A-D）， 然后對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量（通常以脈沖個(gè)數(shù)表示）進(jìn)行計(jì)數(shù)， 最后把結(jié)果用數(shù)字直接顯示出來(lái)。,三、電子計(jì)數(shù)器工作原理1.模數(shù)轉(zhuǎn)換原理,(1)模擬量和數(shù)字量 模擬量

6、的表現(xiàn)形式是“連續(xù)的”，包括兩個(gè)方面的含義：時(shí)間上，隨時(shí)間連續(xù)變化；數(shù)值上，數(shù)值也是連續(xù)可變的。 如，電壓量和電流量。 數(shù)字量則不具有這種連續(xù)變化的特點(diǎn)，只能增加或減少一個(gè)單位，其變化是不連續(xù)的（離散）。,三、電子計(jì)數(shù)器工作原理1.模數(shù)轉(zhuǎn)換原理,(2)模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換 取樣定理 取樣的實(shí)質(zhì)是將時(shí)間上和幅度上都連續(xù)的信號(hào)分割為時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)，具有窄脈沖的形式。,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理1.模數(shù)轉(zhuǎn)換原理,在取值上采取整量化的處理方法，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的量化單位A去對(duì)模擬量進(jìn)行比較，看大體上能分割出多少個(gè)A，獲得所似的不連續(xù)的數(shù)字量D。,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理1.模數(shù)轉(zhuǎn)換原理,將模擬量A用

7、A的整數(shù)倍D來(lái)表示叫做整量化(量化)。一般來(lái)說(shuō)，A不一定是A的整數(shù)倍。故D只是一個(gè)近似的數(shù)字量。 量化單位A是根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換精度來(lái)確定的。 A越小，分割越細(xì)。,三、電子計(jì)數(shù)器工作原理2.時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換原理,把被轉(zhuǎn)換的時(shí)間Tx與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔t0進(jìn)行比較，取整量化數(shù)字N，即 式中，1量化誤差。 比較過(guò)程常用一個(gè)與門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，與門(mén)有兩個(gè)輸入端A、B和一個(gè)輸出端C。,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理2.時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換原理,若在A端加上標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔t0作為時(shí)標(biāo)信號(hào)，在B端加上被轉(zhuǎn)換的時(shí)間信號(hào)Tx作為閘門(mén)信號(hào)（或門(mén)控信號(hào)）。,計(jì)數(shù)端,控制端,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理3.頻率數(shù)字轉(zhuǎn)換原理,把被轉(zhuǎn)換的頻率fx與標(biāo)準(zhǔn)頻率F

8、0進(jìn)行比較，取整量化數(shù)字N，即 式中，1量化誤差。 比較過(guò)程同樣可用與門(mén)電路實(shí)現(xiàn) ？思考：與門(mén)電路兩個(gè)輸入端此時(shí)應(yīng)分別加入什么信號(hào)？,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理3.頻率數(shù)字轉(zhuǎn)換原理,A端：加上被轉(zhuǎn)換的頻率fx作為時(shí)標(biāo)信號(hào)，B端：加上標(biāo)準(zhǔn)頻率F0對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為T(mén)0作為閘門(mén)信號(hào)，C端輸出數(shù)字量N。,三、 電子計(jì)數(shù)器工作原理4.量化誤差,將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量時(shí)所產(chǎn)生的誤差叫量化誤差，其大小為1個(gè)字。 寬度同為T(mén)x的閘門(mén)信號(hào)，由于通過(guò)主門(mén)時(shí)與計(jì)數(shù)脈沖不同步而帶來(lái)的計(jì)數(shù)值一個(gè)為6，一個(gè)為5，相差1個(gè)字。,閘門(mén)信號(hào)起始時(shí)刻與量化的脈沖信號(hào)之間不同步,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成 1.輸入

9、電路,又稱(chēng)為輸入通道。 首先將被測(cè)信號(hào)，如正弦波、三角波、鋸齒波等波形，放大和整形為脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測(cè)信號(hào)的頻率。 一般包含兩到三個(gè)通道，其中A通道用于傳輸被計(jì)數(shù)的信號(hào)，B、C通道用于傳輸控制主門(mén)打開(kāi)的閘門(mén)信號(hào)。,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成 1.輸入電路,施密特觸發(fā)電路：利用施密特觸發(fā)器的回差特性，對(duì)輸入信號(hào)具有較好的抗干擾作用。,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成 2.主門(mén)電路,實(shí)現(xiàn)整量化的比較電路 主門(mén)常是一個(gè)可控制的與門(mén)電路，要計(jì)數(shù)的脈沖信號(hào)加到A端，閘門(mén)信號(hào)加到B端 利用主門(mén)的“打開(kāi)”與“關(guān)閉”可產(chǎn)生多種測(cè)量功能。,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成 3.時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生與變換電路,標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔t0和標(biāo)準(zhǔn)頻

10、率F0是由時(shí)基電路產(chǎn)生的。 它有兩個(gè)要求： 首先是要有足夠的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度； 其次是要求多值性。,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成 3.時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生與變換電路,由內(nèi)部晶體振蕩器（也可外接），通過(guò)倍頻或分頻得到。再通過(guò)門(mén)控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得到“門(mén)控信號(hào)”。 如，若f0=1MHz,經(jīng)106分頻后，可得到fs=1Hz(周期Ts=1s)的時(shí)基信號(hào)，經(jīng)過(guò)門(mén)控雙穩(wěn)態(tài)電路得到寬度為T(mén)s=1s的門(mén)控信號(hào)。 計(jì)數(shù)用的時(shí)標(biāo)信號(hào)常有1s、10s、0.1ms、1ms等；閘門(mén)信號(hào)常有1ms、10ms、0.1s、1s、10s,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成4.計(jì)數(shù)與顯示電路,計(jì)數(shù)電路對(duì)通過(guò)主門(mén)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)（計(jì)數(shù)值代表了被測(cè)頻率或時(shí)間），并通

11、過(guò)數(shù)碼顯示器將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來(lái)。 為了便于觀察和讀數(shù)，通常使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。,四、電子計(jì)數(shù)器基本組成 5.控制邏輯電路,產(chǎn)生各種控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部件電路的工作，使計(jì)數(shù)器按照工作程序： 計(jì)數(shù)顯示復(fù)零準(zhǔn)備下 一次測(cè)量來(lái)進(jìn)行工作。,五、電子計(jì)數(shù)器的分類(lèi),按功能的不同，電子計(jì)數(shù)器可以分為四大類(lèi)： 1通用計(jì)數(shù)器 具有測(cè)頻、測(cè)周、測(cè)時(shí)間、測(cè)多周期平均、測(cè)頻率比、測(cè)任意時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)及累加計(jì)數(shù)功能。 2頻率計(jì)數(shù)器 只具有測(cè)量頻率單一功能，測(cè)頻范圍很寬。如Marconi公司的2240型微波頻率計(jì)數(shù)器的測(cè)頻范圍達(dá)10Hz20GHz。,五、電子計(jì)數(shù)器的分類(lèi),3時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器 測(cè)量?jī)蓚€(gè)電信號(hào)之間的時(shí)間

12、間隔，也可以測(cè)量一個(gè)周期信號(hào)的周期、脈沖寬度、占空系數(shù)、上升時(shí)間和下降時(shí)間。 4特種計(jì)數(shù)器 指具有特種功能的計(jì)數(shù)器。包括可逆計(jì)數(shù)器、預(yù)置計(jì)數(shù)器、序列計(jì)數(shù)器以及差值計(jì)數(shù)器等。,五、電子計(jì)數(shù)器的分類(lèi),按直接計(jì)數(shù)的最高頻率可分為四類(lèi)： 1. 低速計(jì)數(shù)器 最高計(jì)數(shù)頻率小于10MHz。 2.中速計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)頻率范圍在10MHz100MHz。 3高速計(jì)數(shù)器 最高計(jì)數(shù)頻率大于100MHz。 4微波計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)頻率范圍在1GHz80GHz或更高。,六、電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),1測(cè)試功能 一般具有測(cè)量頻率、測(cè)量周期、測(cè)量頻率比、測(cè)量時(shí)間間隔、累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)以及自校等功能。 2測(cè)量范圍 說(shuō)明測(cè)量的有效范圍。對(duì)于不同的測(cè)

13、量功能，測(cè)量范圍的含義也不同。 測(cè)量頻率時(shí)，常用頻率的上限和下限值來(lái)表示測(cè)量范圍；,六、電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),3輸入特性 電子計(jì)數(shù)器通常備有23個(gè)輸入端，在測(cè)量不同的項(xiàng)目時(shí)，信號(hào)經(jīng)不同的通道進(jìn)入儀器。 （1）輸入靈敏度： 一般用能使儀器正常工作的最小輸入電壓來(lái)表示，通用電子計(jì)數(shù)器的靈敏度一般在10mV100mV內(nèi)。,六、電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),（2）最大輸入電壓： 指儀器所能允許的最大輸入電壓，超過(guò)這個(gè)電壓儀器將不能正常工作，甚至?xí)p壞。 （3）輸入耦合方式： 常有AC、DC兩種耦合方式。DC耦合適合低頻脈沖或隨機(jī)脈沖信號(hào)的測(cè)量。,六、電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),（4）觸發(fā)斜率選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)： 觸發(fā)斜率

14、分為“+”和“”，用以選擇被測(cè)信號(hào)的上升沿或下降沿來(lái)觸發(fā)。觸發(fā)電平調(diào)節(jié)決定了被測(cè)信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)。 （5）輸入阻抗： 由輸入電阻和輸入電容組成。常分為高阻（1M/25pF）和低阻（50）兩種。,六、電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),4測(cè)量準(zhǔn)確度 常用測(cè)量誤差表示測(cè)量準(zhǔn)確度。 5晶振的頻率穩(wěn)定度 常用日穩(wěn)定度表示，一般在110-5/d 110-9/d。 6閘門(mén)時(shí)間（門(mén)控時(shí)間）和時(shí)標(biāo)機(jī)內(nèi)的石英晶體振蕩器提供的閘門(mén)時(shí)間（門(mén)控時(shí)間）和時(shí)標(biāo)有幾種。,六、電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),7顯示及工作方式 一般標(biāo)明顯示位數(shù)、顯示器件以及一次測(cè)量完畢的顯示持續(xù)時(shí)間。 8輸出 指儀器可以直接輸出的時(shí)標(biāo)信號(hào)的種類(lèi)和測(cè)量結(jié)果如何編碼輸出。,例：

15、E312B型通用電子計(jì)數(shù)器技術(shù)指標(biāo),E312B型通用計(jì)數(shù)器是一種頻率和時(shí)間測(cè)量的儀器。 以89C52單片機(jī)為核心進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換、測(cè)量控制和數(shù)據(jù)處理及顯示，同時(shí)采用倒數(shù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全頻帶范圍的等精度測(cè)量。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器分類(lèi),E312B型通用計(jì)數(shù)器按測(cè)量頻段分類(lèi)，共有四種機(jī)型，見(jiàn)表1。 表1 E312B型通用計(jì)數(shù)器分類(lèi),E312B型通用電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo),1輸入通道特性 （1）測(cè)量頻率范圍（A、B通道） DC耦合0.1Hz10MHz/100MHz AC耦合100Hz10MHz/100MHz （2）測(cè)量周期范圍 100ns10s （3）輸入阻抗 1M 45pF （4）輸入幅度范

16、圍 正弦波30mVrms2Vrms80MHz）50mVrms2Vrms（80MHz）,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo),脈沖波90mVp-p 6Vp-p（80MHz）150mVp-p 6Vp-p（80MHz） (5)觸發(fā)電平 1.5V步進(jìn)30mV遞增或遞減可調(diào) （6）極性 、 2C通道輸入特性 （1）測(cè)量頻率范圍 100 MHz1GHz （2）輸入幅度范圍 30mVrms1.5Vrms （3）輸入阻抗 50,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo),3周期測(cè)量 100ns10s （1）預(yù)選閘門(mén)時(shí)間 10ms、100ms、1s、10s （2）測(cè)量時(shí)間 Tm為測(cè)量時(shí)間、Tg為預(yù)選閘門(mén)時(shí)間，Tx

17、為預(yù)選閘門(mén)關(guān)閉與緊跟來(lái)的被測(cè)信號(hào)的終止觸發(fā)電平所需時(shí)間。當(dāng)TxTg時(shí)，Tm=Tg +Tx；當(dāng)TxTg時(shí)，Tm= Tx,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo),（3）測(cè)量誤差 時(shí)基準(zhǔn)確度觸發(fā)誤差被測(cè)頻率或被測(cè)周期（100ns/閘門(mén)時(shí)間）被測(cè)頻率或被測(cè)周期 4時(shí)間間隔測(cè)量 測(cè)量范圍 200 ns100s 測(cè)量時(shí)間 同周期測(cè)量 測(cè)量誤差 時(shí)間間隔時(shí)基準(zhǔn)確度觸發(fā)誤差T1100ns,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo),5頻率比測(cè)量B/A （1）測(cè)量范圍 11081；頻率：0.1Hz10MHz（fBfA） （2）測(cè)量時(shí)間 同周期測(cè)量 6累加計(jì)數(shù) （1）計(jì)數(shù)容量 1081 （2）輸入頻率 10MHz,E

18、312B型通用電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo),7晶體振蕩器 （1）標(biāo)稱(chēng)頻率 5MHz （2）一周平均日老化率 110-8/日 8顯示 8位、單位為MHz、KHz、ms、s、ns,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能1.自校 (自檢),功能開(kāi)關(guān)置于“1”。 自校是電子計(jì)數(shù)器對(duì)機(jī)內(nèi)基準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行測(cè)量的一種功能，用以檢查自身的邏輯功能是否正常。 自檢時(shí)利用時(shí)標(biāo)信號(hào)t0作為標(biāo)準(zhǔn)頻率加到主門(mén)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 其計(jì)數(shù)值N=T0/ t0 =T0F0，不存在量化誤差。,問(wèn)題：,根據(jù)測(cè)量原理圖，比較電子計(jì)數(shù)器的各測(cè)量功能，填寫(xiě)下表。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能1.自校 (自檢),七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能1.自校 (自檢)

19、,對(duì)于不同的閘門(mén)時(shí)間和不同的時(shí)標(biāo)，計(jì)數(shù)器的正確顯示如下表所示。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 2.測(cè)頻,功能開(kāi)關(guān)置于“2”。 在規(guī)定的時(shí)間T0內(nèi)，統(tǒng)計(jì)出信號(hào)重復(fù)的周期數(shù)為N，則信號(hào)的頻率為： fx = N/T0,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 2.測(cè)頻,被測(cè)信號(hào)fx送入A通道放大、整形，形成的計(jì)數(shù)脈沖加至主門(mén)A端，適當(dāng)選擇分頻器所產(chǎn)生的閘門(mén)時(shí)間T0，得到計(jì)數(shù)值N。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能2.測(cè)頻,對(duì)于同一被測(cè)信號(hào)，如果選擇不同的閘門(mén)時(shí)間，則計(jì)數(shù)值N是不同的。 例如，被測(cè)信號(hào)fx=1000KHz，當(dāng)T0=1s時(shí)，測(cè)得N=1000000，若顯示器的單位采用KHz，則顯示1000.000KHz； 當(dāng)T0=0.1s

20、時(shí)，則測(cè)得N=100000，顯示1000.00KHz； 當(dāng)T0=10s時(shí)，則測(cè)得N=10000000，顯示1000.0000KHz。 顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位的意義，它表示了頻率測(cè)量的分辨力,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 3.測(cè)周,功能開(kāi)關(guān)置于“3”。 被測(cè)信號(hào)Tx送入B通道放大、整形形成控制主門(mén)打開(kāi)的閘門(mén)信號(hào)，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)標(biāo)信號(hào)t0送計(jì)數(shù)端。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能3.測(cè)周,在周期Tx的時(shí)間內(nèi)，對(duì)時(shí)標(biāo)信號(hào)t0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果為N，則被測(cè)周期為： Tx = Nt0 例如，時(shí)標(biāo)t0=1us，若計(jì)數(shù)值N=10000，則顯示的Tx為“10000”us，或“10.000”ms。如時(shí)標(biāo)t0=10us，則計(jì)數(shù)值N=

21、1000，顯示的Tx為 “10.00”ms。 一次測(cè)量時(shí)間即為一個(gè)周期Tx，Tx愈大(頻率愈低)則測(cè)量時(shí)間愈長(zhǎng)；計(jì)數(shù)值N與時(shí)標(biāo)有關(guān)，時(shí)標(biāo)愈小分辨力愈高。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 3.測(cè)周(多周期倍乘),如果待測(cè)周期較短時(shí)，可以用多周期倍乘的方法提高測(cè)量精度。 在多周期測(cè)量中，B通道和門(mén)控之間插入n級(jí)十分頻器，即周期倍乘率，把開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間擴(kuò)展10n倍。 多周期測(cè)量法測(cè)出的結(jié)果實(shí)際上是對(duì)多個(gè)周期的平均值， 即Tx= N t0/10n 周期倍乘率通常有1、10、102、103以及104等。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 4.測(cè)頻率比,頻率比是指A 、 B 兩路信號(hào)的頻率之比，功能開(kāi)關(guān)置于“4”。 測(cè)量頻率比

22、的實(shí)質(zhì)為測(cè)量B信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)所通過(guò)的A信號(hào)的脈沖,fA fB,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 4.測(cè)頻率比,頻率較高者由A通道輸入，頻率較低者由B通道輸入。 提高頻率比的測(cè)量精度：擴(kuò)展B通道信號(hào)的周期個(gè)數(shù)。 如果周期倍乘率放在10n上，測(cè)出 N= 10n fB/fA,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 5.測(cè)時(shí)間間隔,時(shí)間間隔：指兩個(gè)時(shí)刻點(diǎn)之間的時(shí)間段。在測(cè)量技術(shù)中，兩個(gè)時(shí)刻點(diǎn)通常由兩個(gè)事件確定。如，一個(gè)周期信號(hào)的兩個(gè)同相位點(diǎn)（如過(guò)零點(diǎn)）所確定的時(shí)間間隔即為周期。 測(cè)量B、C兩路信號(hào)間的時(shí)間間隔是分別由這兩路信號(hào)控制門(mén)控雙穩(wěn)電路，其中B信號(hào)到來(lái)時(shí)打開(kāi)主門(mén)，A通道送入時(shí)標(biāo)脈沖，C信號(hào)到來(lái)時(shí)關(guān)閉主門(mén)，得到計(jì)數(shù)值N。

23、 則被測(cè)時(shí)間間隔為： t B-C= Nt 0,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 5.測(cè)時(shí)間間隔,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能 5.測(cè)時(shí)間間隔,B、C通道內(nèi)分別裝有極性選擇(+、-)和電平調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)?？梢詼y(cè)量?jī)奢斎胄盘?hào)上任意兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。,七、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量功能6.累加計(jì)數(shù),累加計(jì)數(shù)是指在一定的時(shí)間內(nèi)(通常是較長(zhǎng)時(shí)間)記錄A信號(hào)經(jīng)整形后的脈沖個(gè)數(shù)。功能開(kāi)關(guān)置于“5”。 由于主門(mén)的開(kāi)放時(shí)間長(zhǎng)，因而對(duì)控制門(mén)的開(kāi)和關(guān)的速度要求不高，可以用普通開(kāi)關(guān)來(lái)控制主控雙穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。,電子計(jì)數(shù)器操作規(guī)程,1用途 用于進(jìn)行時(shí)間和頻率的測(cè)量。 2操作步驟 檢查正在使用的交流毫伏表周期校準(zhǔn)合格標(biāo)識(shí)，合格則可使用。 接通電源預(yù)熱,進(jìn)行自

24、校檢查。 根據(jù)測(cè)試信號(hào)，選擇相應(yīng)頻率、周期測(cè)量功能，用AC耦合方式，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平。 儀器使用完畢后，應(yīng)關(guān)掉電源，整理附件，清點(diǎn)檢查后放置。 填寫(xiě)儀器設(shè)備使用管理記錄。 3注意事項(xiàng) 檢查電源應(yīng)適應(yīng)220V（10%）的范圍。,電子計(jì)數(shù)器操作規(guī)程,當(dāng)采用機(jī)內(nèi)晶振時(shí)，選擇“內(nèi)接”位置。 測(cè)量脈沖波、三角波和鋸齒波時(shí)，選擇DC耦合方式。 4維護(hù)保養(yǎng) 保持儀器的平穩(wěn)放置，保持附件完好，注意平時(shí)的防塵和防潮工作。 儀器若有損壞，應(yīng)及時(shí)維修。維修后，必須進(jìn)行調(diào)整，保證各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)均能符合技術(shù)要求后才可使用。 在使用儀器的過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行周期校準(zhǔn)。校準(zhǔn)可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和制造商指南，合格后才可用于檢驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)。 在儀器

25、發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)記錄，填寫(xiě)儀器設(shè)備故障及維修記錄。,例：E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,E312B型通用計(jì)數(shù)器是由測(cè)量計(jì)數(shù)、微處理控制器、操作鍵盤(pán)以及顯示部分組成。其原理方框圖如圖。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,其基本測(cè)量原理如下： 首先由微處理器發(fā)出預(yù)備信號(hào)，由被測(cè)信號(hào)的上升沿觸發(fā)E同步門(mén)，主門(mén)E開(kāi)放，E計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)， 同時(shí)由時(shí)鐘脈沖（10MHz）的上升沿觸發(fā)T同步門(mén)，主門(mén)T開(kāi)放，T計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)， 當(dāng)T計(jì)數(shù)器累計(jì)到了預(yù)定閘門(mén)時(shí)間所需的脈沖個(gè)數(shù) （Nt=T/100ns）時(shí)，微機(jī)發(fā)出解除預(yù)備信號(hào)，,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,在緊接著來(lái)的被測(cè)信號(hào)的上升沿作用下，E同

26、步門(mén)關(guān)閉，E計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，此時(shí)E計(jì)數(shù)器累計(jì)到Ne個(gè)脈沖， 同時(shí)T同步門(mén)在緊接著來(lái)的時(shí)鐘脈沖作用下而關(guān)閉，測(cè)量結(jié)束轉(zhuǎn)而由微機(jī)進(jìn)行取數(shù)、數(shù)據(jù)處理和顯示。 閘門(mén)時(shí)間關(guān)系如下圖所示。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,從上面的測(cè)量結(jié)果看出，在測(cè)量時(shí)間T內(nèi)，E計(jì)數(shù)器累計(jì)了Ne=fxT個(gè)被測(cè)脈沖信號(hào)，T計(jì)數(shù)器累計(jì)了Nt=f0T個(gè)時(shí)鐘脈沖，由運(yùn)算部件算出： 本儀器頻率、周期的測(cè)量原理是完全相同的，只是微處理器對(duì)從N和T計(jì)數(shù)器中取出的數(shù)據(jù)的計(jì)算方法不同而已。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,每次測(cè)量閘門(mén)時(shí)間T總是被測(cè)信號(hào)周期的整數(shù)倍，消除了普通計(jì)數(shù)器測(cè)頻時(shí)1個(gè)被測(cè)信號(hào)周期的量化誤差，而存在的誤差表現(xiàn)為

27、： 實(shí)際的閘門(mén)時(shí)間為T(mén)+(t1-t2)，則誤差為t=t1-t2，而|t1-t2|100ns，,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,所以采用倒數(shù)的計(jì)數(shù)方法就將測(cè)量誤差從1個(gè)被測(cè)信號(hào)周期轉(zhuǎn)變?yōu)?00ns，在任何一檔預(yù)選閘門(mén)時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)量化誤差值為100ns，因而在同一閘門(mén)時(shí)間內(nèi)對(duì)不同頻率的測(cè)量分辨率均等。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器工作原理,閘門(mén)時(shí)間關(guān)系,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,1儀器插上電源線后，按下“POWER”電源開(kāi)關(guān)，儀器接通電源，開(kāi)始進(jìn)入初始化，并顯示本儀器的型號(hào)“E312B”，儀器進(jìn)入“CHK”自校狀態(tài)。 2頻率測(cè)量：按下“FREQ”測(cè)量頻率鍵，顯示器上顯示“FREQ”和CH

28、A，選擇“GATE”閘門(mén)選擇鍵，顯示器顯示“GATE”閃動(dòng)，用“”鍵來(lái)選擇所需閘門(mén)，按一下依次為10ms 、100ms、1s、10s，,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,然后按“#”鍵確定。將被測(cè)信號(hào)送入A輸入端（0.1Hz100MHz），若被測(cè)信號(hào)大于10MHz，按下輸入頻段鍵“K4 100M/10M”，燈亮為測(cè)量大于10MHz的信號(hào)（E312B00無(wú)此功能）。 若被測(cè)信號(hào)大于100MHz，按頻率選擇鍵“FREQ”并選擇輸入通道CHC，將輸入信號(hào)送入C通道測(cè)量（E312B05、E312B10有此功能）。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,3周期測(cè)量：按下“PER”測(cè)量周期鍵，顯示器上顯示

29、“PER”和CHA，將小于10MHz的被測(cè)信號(hào)送入A通道，測(cè)量過(guò)程同頻率測(cè)量。 4時(shí)間間隔測(cè)量：選擇“T1”測(cè)量時(shí)間間隔鍵，根據(jù)測(cè)量方式可選擇“K9 COM”鍵，按下此鍵，燈亮，僅A通道輸入被測(cè)信號(hào)，顯示器顯示CHA，選擇觸發(fā)沿的狀態(tài)，可用于,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,測(cè)量一個(gè)脈沖信號(hào)的脈沖寬度；燈滅，A、B雙通道輸入被測(cè)信號(hào)，顯示器顯示CHAB，同樣選擇觸發(fā)沿的狀態(tài)，可用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖信號(hào)間的時(shí)間間隔。選擇觸發(fā)沿可按下“K1”、“K6”鍵，燈亮，選擇上升沿；燈滅，選擇下降沿。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,時(shí)間間隔的測(cè)量建議使用“DC耦合”，按下“K3”、“K8”鍵，燈亮為D

30、C耦合，否則為AC耦合。 5頻率比測(cè)量：按下“B/A”頻率比測(cè)量鍵，選擇雙通道測(cè)量。注意fB應(yīng)大于fA。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,6累計(jì)測(cè)量： 按下“TOT”累計(jì)測(cè)量鍵，將信號(hào)送入A通道，計(jì)數(shù)開(kāi)始。在計(jì)數(shù)過(guò)程中，再按下“TOT”鍵，計(jì)數(shù)結(jié)束。 計(jì)數(shù)結(jié)束后，再按下“TOT”鍵，新的計(jì)數(shù)開(kāi)始。 在計(jì)數(shù)過(guò)程中，按下“STOP”鍵，計(jì)數(shù)暫停，再按一下，計(jì)數(shù)在原來(lái)的基礎(chǔ)上累計(jì)。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,7觸發(fā)電平的設(shè)置：儀器進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，按下“CH”鍵，顯示CHA或CHB。 分別表示A和B輸入通道的觸發(fā)電平設(shè)置。按“”，表示觸發(fā)電平步進(jìn)遞增30mV；“”表示觸發(fā)電平步進(jìn)遞減3

31、0mV。,E312B型通用電子計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明,按“#”鍵，進(jìn)行觸發(fā)電平選擇，若設(shè)置電平指示燈亮，表明預(yù)置電平狀態(tài)；燈滅，則表示設(shè)置進(jìn)入預(yù)置0電平狀態(tài)。 8衰減設(shè)置： 按下“K2”“K7”鍵，燈亮，輸入信號(hào)衰減20倍；燈滅，輸入信號(hào)不衰減。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差,電子計(jì)數(shù)器是一種高精度的數(shù)字化測(cè)量?jī)x器，其精度可達(dá)10-710-13數(shù)量級(jí)。 通用計(jì)數(shù)器有各種功能，它們的測(cè)量誤差是不同的。 下面對(duì)測(cè)量頻率和測(cè)量周期的誤差進(jìn)行分析。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差1.測(cè)量頻率誤差(閘門(mén)誤差),測(cè)量頻率是在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)累計(jì)脈沖的個(gè)數(shù)，即fx= N/T0。 測(cè)量頻率誤差的來(lái)源兩個(gè)方面： 閘門(mén)時(shí)間誤差 脈沖數(shù)N的計(jì)

32、數(shù)誤差。 1閘門(mén)時(shí)間誤差 它是由閘門(mén)時(shí)間T0是否準(zhǔn)確、穩(wěn)定而帶來(lái)的。 閘門(mén)時(shí)間信號(hào)是由晶體振蕩器產(chǎn)生,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差1.測(cè)量頻率誤差(閘門(mén)誤差),的標(biāo)準(zhǔn)頻率經(jīng)過(guò)分頻而獲得的，所以閘門(mén)時(shí)間的準(zhǔn)確度取決于晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度， 即閘門(mén)時(shí)間誤差等于晶體振蕩器輸出頻率的誤差為： 為了保證測(cè)量精度，選用高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差2.測(cè)量頻率誤差(量化誤差),2量化誤差 (脈沖數(shù)N的計(jì)數(shù)誤差)這是整量化的固有誤差，電子計(jì)數(shù)器測(cè)量結(jié)果總是要累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)為整數(shù)。 由于門(mén)控信號(hào)起始時(shí)刻和計(jì)數(shù)脈沖之間不同步，同樣的閘門(mén)時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)電路可能多計(jì)或少計(jì)1個(gè)數(shù)字,計(jì)數(shù)

33、值 N16，N25,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差2.測(cè)量頻率誤差(量化誤差),簡(jiǎn)言之，量化誤差是由通過(guò)主門(mén)后的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)N是否準(zhǔn)確而帶來(lái)的，最大為1。 由量化誤差所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差為： N為計(jì)數(shù)器顯示的讀數(shù)，fx為被測(cè)頻率，T0為閘門(mén)時(shí)間。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差2.測(cè)量頻率誤差(量化誤差),由式 可知，被測(cè)頻率越高，閘門(mén)時(shí)間越長(zhǎng)，則量化誤差對(duì)測(cè)量頻率帶來(lái)的誤差越小，測(cè)量精度越高。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差3.測(cè)量頻率總誤差,測(cè)量頻率總的誤差可表示為： 由此可見(jiàn)，為了減小測(cè)量頻率誤差，應(yīng)選用較長(zhǎng)的閘門(mén)時(shí)間；當(dāng)被測(cè)頻率fx很低時(shí)，應(yīng)采用測(cè)量周期的方法來(lái)減小誤差；選擇頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度都高的晶振。,八、電

34、子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差3.測(cè)量頻率總誤差,例 被測(cè)頻率fx1MHz，選擇閘門(mén)時(shí)間T01s，則由1誤差產(chǎn)生的測(cè)頻誤差(不考慮標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差)為： 若T0增加為10s，則計(jì)數(shù)值增加10倍，相應(yīng)的測(cè)頻誤差也降低10倍，為1107，但測(cè)量時(shí)間將延長(zhǎng)10倍。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差4.測(cè)量周期誤差,由周期的測(cè)量原理Tx=Nt0可知，測(cè)量周期誤差來(lái)源有三個(gè)： 時(shí)標(biāo)誤差 量化誤差 觸發(fā)誤差 下面就這三個(gè)來(lái)源作詳細(xì)討論。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差4.測(cè)量周期誤差(時(shí)標(biāo)誤差),它是指時(shí)標(biāo)信號(hào)周期t0不準(zhǔn)確而引起的誤差。 同閘門(mén)時(shí)間一樣，時(shí)標(biāo)信號(hào)也是由石英晶體振蕩器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)頻率經(jīng)倍頻或分頻而得到的， 所以時(shí)標(biāo)信號(hào)的準(zhǔn)確度

35、也是由石英晶體振蕩器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度決定的。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差5.測(cè)量周期誤差(量化誤差),在周期測(cè)量中，1個(gè)字的量化誤差所帶來(lái)讀數(shù)誤差為： 可見(jiàn)，在周期測(cè)量中，時(shí)標(biāo)信號(hào)一定時(shí)，被測(cè)信號(hào)頻率越低，周期越長(zhǎng)，則量化誤差越小。 因此，當(dāng)被測(cè)頻率很低時(shí)，宜采用測(cè)量周期的方法來(lái)減小量化誤差的影響。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差5.測(cè)量周期誤差(量化誤差),如：當(dāng)fx=10Hz，t0=1s，相對(duì)誤差 ； 若采用測(cè)頻，選T=1s，則相對(duì)誤差 由此可見(jiàn)，當(dāng)fx很低時(shí)，采用測(cè)周期的方法可以大大減小量化誤差的影響。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差5.測(cè)量周期誤差(量化誤差),若采用多周期測(cè)量，則讀數(shù)誤差變?yōu)椋?式中，K

36、周期倍乘率。 選用較小的時(shí)標(biāo)t0=10ns，則當(dāng)K=10，fx=10Hz， ， 比單周期t0=1s測(cè)量精度提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差6.測(cè)量周期誤差(觸發(fā)誤差),在周期測(cè)量中，閘門(mén)時(shí)間是由被測(cè)信號(hào)控制的，只有當(dāng)閘門(mén)時(shí)間正好等于被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期或多個(gè)周期時(shí)，閘門(mén)時(shí)間才是準(zhǔn)確的。 測(cè)周時(shí)，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大、整形，轉(zhuǎn)換為門(mén)控信號(hào)。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差6.測(cè)量周期誤差(觸發(fā)誤差),觸發(fā)誤差：轉(zhuǎn)換過(guò)程中，閘門(mén)時(shí)間不能準(zhǔn)確地等于被測(cè)信號(hào)的周期。如圖所示。,被測(cè)信號(hào)上迭加有噪聲、輸入通道的整形電路的觸發(fā)靈敏度變動(dòng)或者觸發(fā)電平漂移時(shí)，都會(huì)使觸發(fā)時(shí)刻發(fā)生抖動(dòng)，使得觸發(fā)時(shí)刻提前或推遲,八、電子

37、計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差6.測(cè)量周期誤差(觸發(fā)誤差),根據(jù)隨機(jī)誤差的合成定律，可得總的觸發(fā)誤差為： 式中，Un被測(cè)信號(hào)上迭加的噪聲幅度； Ux被測(cè)信號(hào)的幅度。 觸發(fā)誤差與信噪比Ux/Un成反比，提高信噪比，觸發(fā)誤差越小。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差7.測(cè)量周期總誤差,測(cè)量周期總的誤差為： 減小測(cè)周誤差的方法： 選用高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器； 盡可能測(cè)量低頻信號(hào)，采用多周期測(cè)量 ； 選用較小的時(shí)標(biāo)t0 ，提高信噪比 。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差8.中界頻率,對(duì)于測(cè)量同一被測(cè)頻率，直接利用電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻和測(cè)周功能分別測(cè)量時(shí)，都有量化誤差，且測(cè)量高頻信號(hào)宜采用測(cè)頻法；測(cè)量低頻信號(hào)宜用測(cè)周法。 顯然存在一個(gè)頻率分界點(diǎn)，使測(cè)頻和測(cè)周的誤差相等，此分界點(diǎn)的頻率稱(chēng)為“中界頻率”。,八、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差8.中界頻率,中界頻率計(jì)算方法如下式： 式中，fm中界頻率； fx被測(cè)信號(hào)頻率； K周期倍乘率； f0時(shí)標(biāo)頻率； T0閘門(mén)時(shí)間。 由于閘