第五章 频率、相位和时间的测量.doc

第5章频率、相位和时间的测量
5.1概述
5．1．1电子计数器的分类
通用计数器
频率计数器
计算计数器
特种计数器
5．1．2电子计数器的主要技术指标
测试性能
仪器所具有的测试功能。
测量范围
仪器的有效测量范围。
输入特性
主要有：输入藕合方式，有AC和DC两种方式。
触发电平及其可调范围。
输入灵敏度，指在仪器正常工作时输入的最小电压。
最高输入电压，即允许输入的最大电压。
输入阻抗，包括输入电阻和输入电容。
测量准确度
常用测量误差来表示。主要有时基误差和计数误差决定。
闸门时间和时标
工作及显示方式
输出
仪器可输出标准时间信号的种类、输出数码的编码方式及输出电平等。
5．2通用电子计数器的基本组成
一、A、B输入通道
输入通道的作用是将被测信号进行放大、整形，使其变成标准脉冲。
二、主门
主门又称闸门，它控制计数脉冲信号能否进入计数器。
时基单元
由晶体振荡器、分频及倍频电路组成，用以产生标准时间信号。标准时间信号有两类。闸门时间信号和时标。
控制单元
能产生各种控制信号去控制和协调通用计数器各单元的工作，以使整机按一定的工作程序自动完成测量任务。
计数及显示电路
本单元用于对主门输出的脉冲计数并以十进制显示计数结果。
5．3通用电子计数器的测量原理
测量频率

原理框图如图所示：

分频器
晶振
主门
门控双稳
控制逻辑电路
计数显示
放大整形电路

A通道

测量周期
原理框图如图所示：
主门
门控双稳
控制逻辑电路
计数显示
分频器
晶振
放大整形电路

B通道

测量频率比
原理框图如图所示：

主门
计数显示
门控双稳
控制
逻辑电路
放大整形电路
放大整形电路
输入A

输入B

一定保证fA﹥fB。
测量时间间隔
原理框图如下图所示：
测量时间间隔时，利用A、B输入通道分别控制门控双稳电路的启动和复原。在测量两个输入信号的时间间隔时，将开关S置于“分”位置；在测量同一个输入信号内的时间间隔时，将开关S置于“合”位置。
主门
门控双稳
控制逻辑电路
计数显示
分频或倍频器
晶振
放大整形电路
放大整形电路

A

B

累加计数
累加计数是电子计数器的基本功能之一。
原理框图如下图所示：
放大整形电路
主门
计数显示
门控电路

输入

启动停止
（人工控制）
自校（自检）
在正式测量前，为了检验仪器工作是否正常，一般电子计数器都设有自校功能。原理与测量频率基本相同。
原理框图如下图所示：
晶振
倍频器
分频器
闸门
门控电路
计数电路

5．4电子计数器的测量误差
5．4．1误差来源
测量误差来源于以下三个方面。
量化误差
量化误差又称计数误差，产生的原因是由于主门的开启和计数脉冲的到来在时间上是随机的。因此，在相同的主门开启时间内，计数器对同样的脉冲串进行计数时，计数结果不一定相同，因而产生了误差。
量化误差的特点是不论计数值N多大，其绝对误差都是±1。
标准频率误差
电子计数器在测量频率和时间时都是晶体振荡器产生的各种标准时间为时间信号基准的。显然，如果标准时间信号不准或不稳定，则会产生测量误差，此误差称为标准频率误差。
触发误差
误差大小与被测信号的大小和转换电路的信噪有关。
5．4．2频率测量误差
频率测量误差主要由量化误差决定。

可见，频率测量误差与被测信号频率和闸门有关，当被测信号频率一定时，增大闸门时间T就可以减小频率测量误差。当被测信号频率相当低时，由于频率测量误差较大而不宜采用直接测频方法，可采用测量周期法先测出TX，然后再求。
4.3周期测量误差
周期测量误差主要由量化误差决定。

可见，量化误差对测量误差的影响随着被测信号频率的升高而增大，这与测量频率时正好相反。
5．4．4倒数计数器
（略）
5.5通用电子计数器典型产品介绍
（略）
5．6数字相位计
（略）