時(shí)間與頻率的測(cè)量PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1時(shí)間與頻率的測(cè)量時(shí)間與頻率的測(cè)量 “時(shí)刻”：某個(gè)事件發(fā)生的瞬間； “時(shí)間間隔”：某個(gè)時(shí)刻相對(duì)于另一開(kāi)始時(shí)刻持續(xù)了多久。 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： 二者可以互相轉(zhuǎn)換。一般測(cè)量頻率。第1頁(yè)/共42頁(yè)差頻法差頻法拍頻法拍頻法示波法示波法電橋法電橋法諧振法諧振法比較法比較法直讀法直讀法李沙育圖形法李沙育圖形法測(cè)周期法測(cè)周期法模擬法模擬法頻率測(cè)量方法分類(lèi)頻率測(cè)量方法分類(lèi)數(shù)字法數(shù)字法電容充放電法電容充放電法電子計(jì)數(shù)器法電子計(jì)數(shù)器法第2頁(yè)/共42頁(yè)可測(cè)量頻率、頻率比、周期、時(shí)間間隔、累加計(jì)數(shù)等。其功能限于測(cè)頻和計(jì)

2、數(shù)。但測(cè)頻范圍往往很寬。以時(shí)間測(cè)量為基礎(chǔ)，可測(cè)量周期、脈沖參數(shù)等，其測(cè)時(shí)分辨力和準(zhǔn)確度很高。具有特殊功能的計(jì)數(shù)器。包括可逆計(jì)數(shù)器、序列計(jì)數(shù)器、預(yù)置計(jì)數(shù)器等。 最早的電子計(jì)數(shù)器通過(guò)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)被最早的電子計(jì)數(shù)器通過(guò)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)信號(hào)的周期個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量測(cè)信號(hào)的周期個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量。 現(xiàn)在的電子計(jì)數(shù)器早已突破單一計(jì)數(shù)的簡(jiǎn)單功能，成為一機(jī)現(xiàn)在的電子計(jì)數(shù)器早已突破單一計(jì)數(shù)的簡(jiǎn)單功能，成為一機(jī)多能的儀器。多能的儀器。第3頁(yè)/共42頁(yè)時(shí)間與頻率的測(cè)量是基于時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)的。時(shí)間與頻率的測(cè)量是基于時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)的。1 1、天文時(shí)標(biāo)、天文時(shí)標(biāo)第4頁(yè)/共42頁(yè)原子時(shí)標(biāo)是國(guó)際計(jì)量的原始標(biāo)準(zhǔn)

3、，工作基準(zhǔn)一般用和原子時(shí)標(biāo)是國(guó)際計(jì)量的原始標(biāo)準(zhǔn)，工作基準(zhǔn)一般用和一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相校準(zhǔn)的晶體振蕩器來(lái)?yè)?dān)任。石英晶體振蕩器就一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相校準(zhǔn)的晶體振蕩器來(lái)?yè)?dān)任。石英晶體振蕩器就是常用的時(shí)間、頻率的工作基準(zhǔn)。是常用的時(shí)間、頻率的工作基準(zhǔn)。第5頁(yè)/共42頁(yè)A AG GC C放放大大器器溫溫度度控控制制隔隔離離放放大大器器加加熱熱器器傳傳感感器器輸輸出出頻頻率率調(diào)調(diào)整整晶晶體體電電路路絕絕熱熱層層第6頁(yè)/共42頁(yè)f f x xM ML LI IC C012xffL C012xffLC第7頁(yè)/共42頁(yè)1 2 1 2122xxfRRCCx1x2jjCC143211（R +）R （）R1R第8頁(yè)/共42頁(yè)第9頁(yè)/共4

4、2頁(yè)第10頁(yè)/共42頁(yè)與與門(mén)門(mén)T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C第11頁(yè)/共42頁(yè)1）整形、放大電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖變換；）整形、放大電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖變換；2）門(mén)控電路的控制脈沖周期遠(yuǎn)大于另一路信號(hào)的周期；）門(mén)控電路的控制脈沖周期遠(yuǎn)大于另一路信號(hào)的周期；3）采用測(cè)頻法時(shí)，）采用測(cè)頻法時(shí)，fA是被測(cè)信號(hào)，是被測(cè)信號(hào)，fB是機(jī)內(nèi)時(shí)基信號(hào)；是機(jī)內(nèi)時(shí)基信號(hào)； 采用測(cè)周法時(shí)，采用測(cè)周法時(shí)， fB是被測(cè)信號(hào)，是被測(cè)信號(hào)， fA是機(jī)內(nèi)時(shí)基信號(hào)。是機(jī)內(nèi)時(shí)基信號(hào)。第12頁(yè)/共42頁(yè)第13頁(yè)/共42頁(yè)數(shù)字顯示器寄存器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 A通道(放大、整形)B通道(放大、整形) 主 門(mén)功能開(kāi)關(guān)

5、閘門(mén)選擇、周期倍乘 10 10 10 1010s(104)1s(103)100ms(102)10ms(10)1ms(1) 時(shí)標(biāo)選擇12345332112445時(shí)基部分 10 10 10 10 101ms0.1ms10us1us0.1us10ns控制時(shí)序電路開(kāi)門(mén)鎖存復(fù)位控制時(shí)序電路波形1MHz第14頁(yè)/共42頁(yè)fNTxssNfNfT第15頁(yè)/共42頁(yè)TB放 大 、放 大 、整形整形閘閘門(mén)門(mén)門(mén)控電路門(mén)控電路計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)顯顯示示Afx分頻電路分頻電路時(shí)基時(shí)基Ts原理框圖原理框圖工作波形圖工作波形圖第16頁(yè)/共42頁(yè)ABABBAfTNfTfT第17頁(yè)/共42頁(yè)1 0ABfNf1010AABBfNfTf第1

6、8頁(yè)/共42頁(yè)第19頁(yè)/共42頁(yè)原理框圖：原理框圖：第20頁(yè)/共42頁(yè)第21頁(yè)/共42頁(yè)第22頁(yè)/共42頁(yè)第23頁(yè)/共42頁(yè)221tt 第24頁(yè)/共42頁(yè)放 大 、放 大 、整形整形晶晶振振放 大 、放 大 、整形整形閘閘門(mén)門(mén)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器顯示顯示門(mén)控電路門(mén)控電路分頻電路分頻電路T0Ts0sTNT第25頁(yè)/共42頁(yè)第26頁(yè)/共42頁(yè)測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：8Hz測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：9Hz測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：7Hz第27頁(yè)/共42頁(yè)第28頁(yè)/共42頁(yè)xsxsffNfNfN1N scscffffsxNT f11xccxsxcsxcffffT ffT ff 第29頁(yè)/共42頁(yè)1xcxsxcfffT ff

7、第30頁(yè)/共42頁(yè)1xcxsxcfffT ff xsfTNNN11第31頁(yè)/共42頁(yè)661111 101 1 10 xxsxffNTf 第32頁(yè)/共42頁(yè)由測(cè)周的基本表達(dá)式： 根據(jù)誤差合成公式，可得： 式中， 為量化誤差， 為時(shí)標(biāo)周期誤差。 由 (Tc為晶振周期，k為分頻系數(shù))， 有： 而計(jì)數(shù)值N為： 00TTNNTTxx0 xTN T0011ccxxcxcffTTT ffT ff 1NNN00TT0cTkT00ccccTTfTTf 00 xxTNT fT所以，測(cè)周誤差為：所以，測(cè)周誤差為：第33頁(yè)/共42頁(yè)01cxxccxccfTTT fffkT ff 第34頁(yè)/共42頁(yè)0msTTT01ms

8、fTT01cxxcfTTT ff 1xcxsxcfffT ff 01cxxcfTTT ff 1xcxsxcfffT ff 第35頁(yè)/共42頁(yè)VT+VT-閘門(mén)閘門(mén)第36頁(yè)/共42頁(yè)第37頁(yè)/共42頁(yè)第38頁(yè)/共42頁(yè)xsIfN ff混頻器混頻器差頻放大器差頻放大器電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器諧波濾波器諧波濾波器諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器輸入輸入f fx xf fI If fs s第39頁(yè)/共42頁(yè)混頻器壓控振蕩器電 子 計(jì) 數(shù)器鑒相器fx-NfLfsfLNfLfxxLsfNff第40頁(yè)/共42頁(yè)1 1、理解時(shí)間的概念；、理解時(shí)間的概念；2 2、了解時(shí)間與頻率的標(biāo)準(zhǔn)；、了解時(shí)間與頻率的標(biāo)準(zhǔn)；3 3、掌握頻率與時(shí)間的測(cè)量原理；、掌握頻率與時(shí)間的測(cè)量原理；4 4、掌握電子計(jì)