第五章頻率及時間測量3-4

1、15 53 3 電子計數(shù)法測量周期電子計數(shù)法測量周期 用用計數(shù)法計數(shù)法可測的信號的頻率，而周期是頻率可測的信號的頻率，而周期是頻率的倒數(shù)，當(dāng)然用的倒數(shù)，當(dāng)然用電子計數(shù)器電子計數(shù)器也能測量信號的周期。也能測量信號的周期。 兩者在測量原理上有相似之處，但又不等同兩者在測量原理上有相似之處，但又不等同. .第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量2一、電子計數(shù)法測量周期的原理一、電子計數(shù)法測量周期的原理下圖是下圖是計數(shù)法測量周期原理計數(shù)法測量周期原理是將下圖中是將下圖中晶振標(biāo)準(zhǔn)頻率信號晶振標(biāo)準(zhǔn)頻率信號和和輸入被測信號輸入被測信號的位置對調(diào)而構(gòu)成的的位置對調(diào)而構(gòu)成的ccxfNNTT/

2、 圖圖5.35.31 1計數(shù)法測量周期原理框圖計數(shù)法測量周期原理框圖圖圖5.35.32 2 各點波形各點波形第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量閘門脈沖信號3 當(dāng)當(dāng)Tc為一定時，計數(shù)結(jié)果可直接表示為為一定時，計數(shù)結(jié)果可直接表示為Tx值。值。 例如例如Tcls，N562時，時，Tx562s； Tc0.1s，N26250時，時，Tx2625.0 s。 根據(jù)需要，根據(jù)需要，Tc可以用若干個檔位的開關(guān)轉(zhuǎn)換可以用若干個檔位的開關(guān)轉(zhuǎn)換Tc的值，顯示器能的值，顯示器能自動顯示時間單位和小數(shù)點，使用起來非常方便。自動顯示時間單位和小數(shù)點，使用起來非常方便。圖圖5.35.32 2 各點波形

3、各點波形第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量4二、電子計數(shù)器測量周期的誤差分析二、電子計數(shù)器測量周期的誤差分析對對 式微分，得：式微分，得： ccxNdTdNTdT （5.3-25.3-2） 上式兩端同除上式兩端同除 NTc 得：得：cccTdTNdNNTdTx 即：即： ccxTdTNdNTdTx （5.3-35.3-3）用增量符號替代上式中微分符號，得用增量符號替代上式中微分符號，得ccxTTNNTTx （5.3-45.3-4） 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量ccxfNNTT/ 5因因 ccfT/1 ，Tc上升時，上升時，fc 下降，所以有

4、下降，所以有 ccccffTT/ 計數(shù)誤差計數(shù)誤差N在極限情況下為在極限情況下為1，所以，所以 xcxcccTfTTNTTNNN11 由于晶振頻率相對誤差由于晶振頻率相對誤差fc / fc 的符號可正可負(fù)?？紤]誤差最的符號可正可負(fù)?？紤]誤差最大情況，因此應(yīng)用式大情況，因此應(yīng)用式(5.3-4)計算誤差時，取絕對值相加，所以計算誤差時，取絕對值相加，所以測量周期的相對誤差（測量周期的相對誤差（5.3-4）式可改為）式可改為 xcccccxxTTffNffTT1 （5.3-55.3-5）第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量6例如，某計數(shù)式頻率計例如，某計數(shù)式頻率計|fc| /

5、fc210-7，在測量周期時，取，在測量周期時，取Tc1s，則當(dāng)被測信號周期為，則當(dāng)被測信號周期為Tx1s 時時667-101.2101102 xxTT 其測量精確度很高，接近晶振頻率準(zhǔn)確度。其測量精確度很高，接近晶振頻率準(zhǔn)確度。 當(dāng)當(dāng)Txl ms ( fx1000Hz ) 時，測量誤差為時，測量誤差為%1.01010102367 xxTT第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量7當(dāng)當(dāng)Txl0s ( fx 100 Hz )時，時，10%1011027 xxTT可以明顯看出，計數(shù)器測量周期時，其可以明顯看出，計數(shù)器測量周期時，其測量誤差主要決定測量誤差主要決定于量化誤差于量化誤

6、差，被測周期越大，被測周期越大 ( fx 越小越小 ) 時時誤差越小誤差越小，被測周，被測周期越小期越小 ( fx 大大 ) 時時誤差越大誤差越大。第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量8減小測量誤差方法：減小測量誤差方法： 可以可以減小減小Tc (增大增大fc )。但這受到實際計數(shù)器計數(shù)速度的限制。但這受到實際計數(shù)器計數(shù)速度的限制。在條件許可的情況下，盡量使在條件許可的情況下，盡量使 fc 增大增大。 另一種方法是把另一種方法是把Tx擴(kuò)大擴(kuò)大m倍倍。形成的。形成的閘門時間閘門時間為為mTx，以它，以它控制主門開啟，實施計數(shù)。計數(shù)器計數(shù)結(jié)果為控制主門開啟，實施計數(shù)。計數(shù)器計

7、數(shù)結(jié)果為cxTmTN （5.3-65.3-6） 由于由于N1，并考慮式（，并考慮式（5.3-6），所以），所以 xcmTTNN （5.3-75.3-7） 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量上式表明了上式表明了量化誤差降低了量化誤差降低了m倍倍。9將式將式(5.3-6)代入式代入式(5.3-5)得得 xcccxcccxxTmfffmTTffTT1（5.3-85.3-8） 擴(kuò)大待測信號的周期為擴(kuò)大待測信號的周期為mTx，稱作，稱作“周期倍乘周期倍乘”，通常取，通常取m為為10i（i0，1，2，）。）。 例如上例被測信號周期例如上例被測信號周期Tx10s，即頻率為，即頻率為1

8、05Hz，若采用，若采用四級十分頻四級十分頻，把它分頻成，把它分頻成10Hz(周期為周期為105s)，即周期倍乘，即周期倍乘m10000，這時測量周期的相對誤差，這時測量周期的相對誤差56671010101000010102 xxTT “周期倍乘周期倍乘”使周期測量精確度得到提高，但乘倍數(shù)受使周期測量精確度得到提高，但乘倍數(shù)受儀器顯示位數(shù)儀器顯示位數(shù)及及測量時間測量時間的限制。的限制。第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量10 測頻和測周期測頻和測周期的的原理及其誤差的表達(dá)式原理及其誤差的表達(dá)式都是相似的，都是相似的，但是從但是從信號的流通路徑信號的流通路徑來說則完全不同。

9、來說則完全不同。 測頻率時，測頻率時，標(biāo)準(zhǔn)時間標(biāo)準(zhǔn)時間由由內(nèi)部基準(zhǔn)內(nèi)部基準(zhǔn)即晶體振蕩器產(chǎn)生。即晶體振蕩器產(chǎn)生。一般選用高精確度的晶振，采取防干擾措施以及穩(wěn)定觸發(fā)一般選用高精確度的晶振，采取防干擾措施以及穩(wěn)定觸發(fā)器的觸發(fā)電子，這樣使標(biāo)準(zhǔn)時間的誤差小到可以忽略。器的觸發(fā)電子，這樣使標(biāo)準(zhǔn)時間的誤差小到可以忽略。 測頻誤差測頻誤差主要決定于主要決定于量化誤差量化誤差( (即即1 1誤差誤差) )。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量11 在測量周期時，信號的流通路徑和測頻時完全相反，在測量周期時，信號的流通路徑和測頻時完全相反，這時內(nèi)部的基準(zhǔn)信號，在閘門時間信號控制下通過主門，

10、這時內(nèi)部的基準(zhǔn)信號，在閘門時間信號控制下通過主門，進(jìn)入計數(shù)器。進(jìn)入計數(shù)器。 閘門時間信號則由被測信號經(jīng)整形產(chǎn)生，它的寬度閘門時間信號則由被測信號經(jīng)整形產(chǎn)生，它的寬度不僅決定于不僅決定于被測信號被測信號Tx，還與被測信號的，還與被測信號的幅度幅度、波形陡直波形陡直程度程度以及以及疊加噪聲情況疊加噪聲情況等有關(guān)，而這些因素在測量過程中等有關(guān)，而這些因素在測量過程中是無法預(yù)先知道的，因此測量周期的誤差因素比測量頻率是無法預(yù)先知道的，因此測量周期的誤差因素比測量頻率時要多。時要多。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量12 在測量周期時，被測信號經(jīng)放大整形后作為時間閘門的在測量周

11、期時，被測信號經(jīng)放大整形后作為時間閘門的控制信號控制信號(簡稱簡稱門控信號門控信號)，因此，噪聲將影響，因此，噪聲將影響門控信號門控信號(即即Tx)的準(zhǔn)確性，造成所謂的準(zhǔn)確性，造成所謂觸發(fā)誤差觸發(fā)誤差。 tgUTn 1（5.3-85.3-8） tgUTn 2（5.3-95.3-9） 圖圖5.35.33 3 觸發(fā)誤差示意圖觸發(fā)誤差示意圖第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量13 如下圖所示，若被測正弦信號為正常的情況，在過零時如下圖所示，若被測正弦信號為正常的情況，在過零時刻觸發(fā)，則刻觸發(fā)，則開門時間為開門時間為Tx。若存在噪聲，有可能使。若存在噪聲，有可能使觸發(fā)時間觸發(fā)時間

12、提前提前T1，也有可能使，也有可能使觸發(fā)時間延遲觸發(fā)時間延遲T2。 若粗略分析，設(shè)正弦波形過零點的斜率為若粗略分析，設(shè)正弦波形過零點的斜率為tg，角如圖中角如圖中虛線所標(biāo)，則得虛線所標(biāo)，則得 tgUTn 1（5.3-85.3-8） tgUTn 2（5.3-95.3-9） 圖圖5.35.33 3 觸發(fā)誤差示意圖觸發(fā)誤差示意圖第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量14 式中式中 Ux 為被測信號上疊加的噪聲為被測信號上疊加的噪聲“振幅值振幅值”。當(dāng)被測信號為。當(dāng)被測信號為正弦波，即正弦波，即 tUuxmxsin門控電路觸發(fā)電平為門控電路觸發(fā)電平為Up ，則，則 mpmxpxmx

13、pxmxttuuxUUUTtUTtUfdtdutgpxpx12sin12cos22, （5.3-105.3-10） 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量15將式將式(5.310)代入式代入式(5.38)、(5.39)，可得，可得 22112 mpmxnUUUTUTT （5.3-115.3-11） 因為一般門電路采用因為一般門電路采用過零觸發(fā)過零觸發(fā)，即，即 Up0，因此，因此mnxUUTTT 221（5.3-125.3-12） 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量16極限情況下，開門起點將極限情況下，開門起點將提前提前T1，關(guān)門終點將，關(guān)門終點將延遲

14、延遲T2，或者，或者相反。根據(jù)隨機(jī)誤差的合成定律，可得總的相反。根據(jù)隨機(jī)誤差的合成定律，可得總的觸發(fā)誤差觸發(fā)誤差 mnxmnxnUUTUUTTTT 2222221 （5.3-135.3-13） 如前類似分析，若如前類似分析，若門控信號周期擴(kuò)大門控信號周期擴(kuò)大k倍倍，則由隨機(jī)噪聲引起的，則由隨機(jī)噪聲引起的觸發(fā)觸發(fā)相對誤差相對誤差可降低為可降低為mnxxUUkTT 21（5.3-145.3-14） 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量上式表明：上式表明：測量周期時的觸發(fā)誤差與信噪比成反比測量周期時的觸發(fā)誤差與信噪比成反比。例如：例如：UmUn10時，時，TnTx2.310-2

15、。17可以看出，可以看出，信噪比越大時其觸發(fā)誤差就越小信噪比越大時其觸發(fā)誤差就越小。若對引起觸。若對引起觸發(fā)誤差主要因素分別單獨考慮，由式發(fā)誤差主要因素分別單獨考慮，由式(5.3-8)式式(5.3-11)可可看出：看出：信號過零點斜率信號過零點斜率(tg)值大，則在相同噪聲幅度值大，則在相同噪聲幅度Un條條件下，引起的件下，引起的T1、T2小，從而使觸發(fā)誤差就小；信號小，從而使觸發(fā)誤差就小；信號過零點斜率一定，則噪聲幅度大時引起的觸發(fā)誤差大。過零點斜率一定，則噪聲幅度大時引起的觸發(fā)誤差大。 圖圖5.35.33 3 觸發(fā)誤差示意圖觸發(fā)誤差示意圖第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位

16、的測量18圖圖5.35.33 3 觸發(fā)誤差示意圖觸發(fā)誤差示意圖由此推知：信號幅度由此推知：信號幅度Um大時引起的觸發(fā)誤差??；大時引起的觸發(fā)誤差?。挥|發(fā)誤差還與觸發(fā)器的觸發(fā)靈敏度有關(guān)，若觸發(fā)器的觸發(fā)觸發(fā)誤差還與觸發(fā)器的觸發(fā)靈敏度有關(guān)，若觸發(fā)器的觸發(fā)靈敏度高，可以想見，一個小的噪聲擾動，就可使觸發(fā)器靈敏度高，可以想見，一個小的噪聲擾動，就可使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，所以在相同的其他條件下，觸發(fā)器觸發(fā)靈敏度高，翻轉(zhuǎn)，所以在相同的其他條件下，觸發(fā)器觸發(fā)靈敏度高，則引起的觸發(fā)誤差大。則引起的觸發(fā)誤差大。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量19分析至此，若分析至此，若考慮噪聲引起的觸發(fā)誤差考慮

17、噪聲引起的觸發(fā)誤差，那么，用電，那么，用電子計數(shù)器測量信號周期的子計數(shù)器測量信號周期的誤差誤差共有三項，即共有三項，即量化誤差量化誤差( (l l誤差誤差) )、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差、觸發(fā)誤差觸發(fā)誤差。在求總誤差時，。在求總誤差時，若按最大誤差考慮，可進(jìn)行絕對值相加，即若按最大誤差考慮，可進(jìn)行絕對值相加，即 mncccxxxUUkfffkTTT 211（5.3-155.3-15） 式中式中k k為為“周期倍乘周期倍乘”數(shù)數(shù) 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量20三、中界頻率三、中界頻率式式 表明，被測信號頻率表明，被測信號頻率 fx 越高，用越高，用計數(shù)法測量頻率的

18、計數(shù)法測量頻率的精確度精確度越高。越高。而式而式 表明，被測信號表明，被測信號周期周期Tx越越長，用長，用計數(shù)法測量周期計數(shù)法測量周期的測量精確度越高，顯然二者結(jié)的測量精確度越高，顯然二者結(jié)論是對立的。因為論是對立的。因為頻率與周期頻率與周期有互為倒數(shù)關(guān)系。有互為倒數(shù)關(guān)系。 所以頻率、周期的測量可以相互轉(zhuǎn)換，即測頻率后經(jīng)所以頻率、周期的測量可以相互轉(zhuǎn)換，即測頻率后經(jīng)倒數(shù)運(yùn)算得到周期；測出周期再經(jīng)倒數(shù)運(yùn)算得到頻率。倒數(shù)運(yùn)算得到周期；測出周期再經(jīng)倒數(shù)運(yùn)算得到頻率。第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量 ccxxxffTfff1 xcccccxxTTffNffTT121 這里的這

19、里的高頻、低頻高頻、低頻是以所謂的是以所謂的“中界頻率中界頻率”為界劃分為界劃分的。的?！爸薪珙l率中界頻率”指對某信號使用計數(shù)法測頻與測周期計算得頻指對某信號使用計數(shù)法測頻與測周期計算得頻率，兩者引起的誤差相等，則該信號的頻率定義為率，兩者引起的誤差相等，則該信號的頻率定義為中界頻率中界頻率，記為記為 f0 。第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量三、中界頻率三、中界頻率22在忽略周期測量時的在忽略周期測量時的觸發(fā)誤差觸發(fā)誤差，根據(jù)上面所述中界頻率的定，根據(jù)上面所述中界頻率的定義，考慮：義，考慮： 的關(guān)系的關(guān)系,xxxxffTT/ 令式令式(5.2-12)與式與式(5.3-

20、5)取絕對值相等取絕對值相等 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量ccxxcccffTfTTff 1（5.3-165.3-16） 將上式中將上式中 fx 換為換為中界頻率中界頻率 f0，Tx 換為換為T0 再寫為再寫為1/f0 ，Tc 寫為寫為 1/fc， 則式（則式（5.3-16） 可寫為可寫為Tfffc001 由式由式(5.3-17)(5.3-17)解得解得中界頻率中界頻率（5.3-175.3-17） Tffc 0（5.3-185.3-18） 三、中界頻率三、中界頻率23 若若測量頻率測量頻率時以時以擴(kuò)大閘門時間擴(kuò)大閘門時間n倍倍(擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)信號周期擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)信號周期n倍

21、倍)來提高頻率測量精確度，這時，式來提高頻率測量精確度，這時，式(5.2-12)變?yōu)樽優(yōu)?ccxxxffTnfff1（5.3-19） 若若測量周期測量周期時以時以擴(kuò)大閘門時間擴(kuò)大閘門時間k倍倍(擴(kuò)大待測信號周期擴(kuò)大待測信號周期k倍倍)，來提高周期測量精確度，這時式來提高周期測量精確度，這時式(5.3-5)變?yōu)樽優(yōu)?ccxcxxffkTTTT（5.3-20） 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量三、中界頻率三、中界頻率24 仿對式仿對式(5.3-18)的推導(dǎo)過程，可得的推導(dǎo)過程，可得中界頻率中界頻率更一般的定義式，更一般的定義式， 即即nTkffco （5.3-215.3-

22、21） T 為為直接測頻直接測頻時選用的時選用的閘門時間閘門時間。若若knl，式，式(5.321)就成了式就成了式(5.318)。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量三、中界頻率三、中界頻率25例例5.31 某電子計數(shù)器，若可取的最大的某電子計數(shù)器，若可取的最大的T、fc 值分別為值分別為10s、100MHz，并取，并取k104，試確定該儀器可以選擇的中界頻率，試確定該儀器可以選擇的中界頻率 f0。 解：解： 將題目中的條件代入式將題目中的條件代入式(5.3-21)，得，得kHznTkffco62.3110100100104 所以本儀器可選擇的所以本儀器可選擇的中界頻率

23、中界頻率 f0 31.62 kHz。 因此用該儀器測量低于因此用該儀器測量低于31.62 kHz 信號頻率時，最好采用測信號頻率時，最好采用測周期的方法。周期的方法。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量265 54 4 電子計數(shù)法測量時間間隔電子計數(shù)法測量時間間隔 在對信號波形在對信號波形時域參數(shù)時域參數(shù)測量時，經(jīng)常需要測量測量時，經(jīng)常需要測量信號信號波形上升邊、下降邊時間、脈沖寬度、波形起伏波動的時波形上升邊、下降邊時間、脈沖寬度、波形起伏波動的時間區(qū)間及人們所感興趣的波形中兩點之間的時間間隔間區(qū)間及人們所感興趣的波形中兩點之間的時間間隔等。等。上述諸多所要求的測量，

24、都可歸納為上述諸多所要求的測量，都可歸納為時間間隔時間間隔的測量。時的測量。時間間隔的測量與上節(jié)討論的間間隔的測量與上節(jié)討論的信號周期信號周期的測量類似，本節(jié)著的測量類似，本節(jié)著重討論重討論計數(shù)法測量時間間隔計數(shù)法測量時間間隔的原理和誤差分析。的原理和誤差分析。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量27一、時間間隔測量原理一、時間間隔測量原理 下圖為下圖為測量時間間隔測量時間間隔的原理框圖。它有兩個獨立的通的原理框圖。它有兩個獨立的通道輸入，即道輸入，即A通道與通道與B通道通道。 一個通道產(chǎn)生打開時間閘門的觸發(fā)脈沖，另一個通道一個通道產(chǎn)生打開時間閘門的觸發(fā)脈沖，另一個通道

25、產(chǎn)生關(guān)閉時間閘門的觸發(fā)脈沖。對兩個通道的斜率開關(guān)產(chǎn)生關(guān)閉時間閘門的觸發(fā)脈沖。對兩個通道的斜率開關(guān)和觸發(fā)電平作不同的選擇和調(diào)節(jié)，就可測量一個波形下和觸發(fā)電平作不同的選擇和調(diào)節(jié)，就可測量一個波形下任意兩點間的相同間隔。任意兩點間的相同間隔。第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量28 每個通道都有一個每個通道都有一個倍乘器倍乘器或或衰減器衰減器，觸發(fā)電平調(diào)節(jié)和，觸發(fā)電平調(diào)節(jié)和觸發(fā)斜率選擇的門電路圖中開關(guān)觸發(fā)斜率選擇的門電路圖中開關(guān)K用于選擇二個通道輸入用于選擇二個通道輸入信號的種類。信號的種類。 K在在“1”位置位置時，兩個通道輸入相同的信號，測量同時，兩個通道輸入相同的信號，測

26、量同一波形中兩點間的時間間隔；一波形中兩點間的時間間隔； K在在“2”位置位置時，輸入不同的波形，測量兩個信號間時，輸入不同的波形，測量兩個信號間的時間間隔。在開門期間，對頻率為的時間間隔。在開門期間，對頻率為 fc 或或 nfc 的時標(biāo)脈沖的時標(biāo)脈沖計數(shù)，這與測周期時計數(shù)的情況相似。計數(shù)，這與測周期時計數(shù)的情況相似。第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量一、時間間隔測量原理一、時間間隔測量原理29 框圖中框圖中衰減器衰減器將大信號減低到觸發(fā)電平允許的范圍內(nèi)。將大信號減低到觸發(fā)電平允許的范圍內(nèi)。 A和和B兩個通道的兩個通道的觸發(fā)斜率觸發(fā)斜率可任意選擇為正或負(fù)，觸可任意選擇為

27、正或負(fù)，觸發(fā)電平可分別調(diào)節(jié)。發(fā)電平可分別調(diào)節(jié)。觸發(fā)電路觸發(fā)電路用來將輸入信號和觸發(fā)電平用來將輸入信號和觸發(fā)電平進(jìn)行比較，以產(chǎn)生啟動和停止脈沖。進(jìn)行比較，以產(chǎn)生啟動和停止脈沖。 圖圖5.45.4l l 測量時間間隔的原理框圖測量時間間隔的原理框圖 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量一、時間間隔測量原理一、時間間隔測量原理30 如需要測量兩個輸入信號如需要測量兩個輸入信號u1和和u2之間的時間間隔，之間的時間間隔，可使可使K置置“2”，兩個通道的，兩個通道的觸發(fā)斜率都選為觸發(fā)斜率都選為“+”。 當(dāng)分別用當(dāng)分別用Ul和和U2完成完成開門開門和和關(guān)門關(guān)門來對時標(biāo)脈沖進(jìn)來對時標(biāo)脈

28、沖進(jìn)行計數(shù)，便能測行計數(shù)，便能測U2對于對于Ul的時間延遲的時間延遲tg，如圖，如圖5.4-2所示，所示，即完成了兩輸入信號即完成了兩輸入信號u1和和u2之間的時間間隔的測量。之間的時間間隔的測量。圖圖5.45.42 2測量兩信號的時間間隔測量兩信號的時間間隔 圖圖5.45.43 3測量同一信號任意兩點的時間間隔測量同一信號任意兩點的時間間隔 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量一、時間間隔測量原理一、時間間隔測量原理31 若需要測量某一個輸入信號上任意兩點之間的時若需要測量某一個輸入信號上任意兩點之間的時間間隔，則把間間隔，則把K置置“1”位位，如圖，如圖5.4-3(a

29、)、(b)所示。圖所示。圖(a)情況，兩通道的情況，兩通道的觸發(fā)斜率也都選觸發(fā)斜率也都選“+”，Ul、U2分別分別為為開門開門和和關(guān)門電平關(guān)門電平。圖。圖(b)情況，開門通道的觸發(fā)斜率情況，開門通道的觸發(fā)斜率選選“+”，關(guān)門通道的觸發(fā)斜率選，關(guān)門通道的觸發(fā)斜率選“-”同樣，同樣， Ul、U2分分別為開門和關(guān)門電平。別為開門和關(guān)門電平。 圖圖5.45.42 2測量兩信號的時間間隔測量兩信號的時間間隔 圖圖5.45.43 3測量同一信號任意兩點的時間間隔測量同一信號任意兩點的時間間隔 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量一、時間間隔測量原理一、時間間隔測量原理32二、誤差分析

30、二、誤差分析 電子計數(shù)器電子計數(shù)器測量時間間隔的測量時間間隔的誤差誤差與測周期時類與測周期時類似，它主要由似，它主要由量化誤差量化誤差、觸發(fā)誤差觸發(fā)誤差和和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差三三部分構(gòu)成。部分構(gòu)成。 由測量原理框圖由測量原理框圖5.4-l可以看出，測時間間隔不能可以看出，測時間間隔不能像測周期那樣可以把像測周期那樣可以把被測時間被測時間Tx擴(kuò)大擴(kuò)大k倍倍來減小量化來減小量化誤差。誤差。 所以，測量時間間隔的誤差一般來說要比測周期所以，測量時間間隔的誤差一般來說要比測周期時大。下面作具體分析。時大。下面作具體分析。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量33設(shè)測量時間間隔的真值即設(shè)測量時間間隔的真值即閘門時間閘門時間為為Tx，偏差偏差為為Tx，并考慮被測信號為正弦信號時的觸發(fā)誤差，類似測量并考慮被測信號為正弦信號時的觸發(fā)誤差，類似測量周期時的推導(dǎo)過程，可得測量時間間隔時誤差表示式周期時的推導(dǎo)過程，可得測量時間間隔時誤差表示式為為 mncccxxxUUfffTTT 211（5.4-15.4-1） Um、Un分別為分別為被測信號被測信號、噪聲噪聲的幅值。的幅值。 第五章第五章 時間、頻率和相位的測量時間、頻率和相位的測量二、誤差分析二、誤差分析量化誤差量