電子測量儀器第5章--電子計數(shù)器課件

1、第5章 電子計數(shù)器5.1 概述5.2 通用電子計數(shù)器5.3 電子計數(shù)器的基本測量功能5.4 電子計數(shù)器的使用本章小結(jié)5.1 概述電子計數(shù)器是利用電子計數(shù)法，在一定的時間間隔內(nèi)對輸入的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，從而實現(xiàn)測量頻率、周期及累加計數(shù)等。通常把具有多種測量功能的電子計數(shù)器稱為通用電子計數(shù)器，而把主要用于頻率測量的電子計數(shù)器稱為數(shù)字頻率計。 周期和頻率在電子測量技術(shù)中，頻率和時間是最基本的參量，因此頻率、周期和時間間隔的測量是非常重要的。周期是指周期信號變化一次所需要的時間，用T表示，單位是秒（s）。頻率是周期信號在單位時間內(nèi)的變化次數(shù)，用表示，單位為（Hz）。頻率與周期互為倒數(shù)關(guān)系，只要測量出其

2、中一個，就可以得出另一個。用電子計數(shù)器測量信號的周期、頻率和時間等參數(shù)，具有準(zhǔn)確度高，測量范圍大，速度快等優(yōu)點，因此它已成為測量周期、頻率和時間等參數(shù)的主要儀器。 5.2 通用電子計數(shù)器1. 通用電子計數(shù)器的基本組成通用電子計數(shù)器的整機(jī)一般是由輸入通道、計數(shù)電路、顯示電路、時基電路、控制電路以及電源電路組成，如圖所示。輸入通道輸入通道工作方式選擇電路時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路時基選擇分頻電路晶振電路電 源電 路A輸入B輸入（1）輸入通道。輸入通道由衰減器、放大器和整形電路組成。由于電子計數(shù)器對被測量信號有一定的幅度和極性要求，所以大于儀器要求的信號要進(jìn)行衰減處理；小于儀器要求的信

3、號要進(jìn)行放大處理。整形電路是將各種信號變換成統(tǒng)一的脈沖信號，再送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，整形電路通常為施密特觸發(fā)器。（2）計數(shù)電路。計數(shù)電路是由計數(shù)器、鎖存器和時間閘門組成。當(dāng)時間閘門打開時，計數(shù)器對輸入的脈沖信號進(jìn)行累加計數(shù)、鎖存并送入顯示電路顯示。計數(shù)電路一般采用十進(jìn)制計數(shù)器，位數(shù)既是儀器的顯示位數(shù)。（3）顯示電路。顯示電路是由譯碼器、鎖存器和顯示器組成。計數(shù)器輸出的是BCD碼，需要進(jìn)行譯碼后才能送入顯示器顯示?，F(xiàn)在使用的顯示器一般為發(fā)光二極管（LED）和液晶顯示（LCD）。（4）時基電路。時基電路電路是由石英晶體振蕩器、分頻器和時基選擇電路組成。振蕩器產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號經(jīng)分頻器變換成一系列不同

4、的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，由時基選擇開關(guān)來選擇不同的時基信號。（5）控制電路。電子計數(shù)器的控制中心，主要完成測量功能的轉(zhuǎn)換、控制時間閘門的開啟和關(guān)閉、計數(shù)器的歸零、顯示值的更新和保持等。（6）電源電路。為整機(jī)提供各種工作電壓，保證儀器正常工作。2. 通用電子計數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)通用電子計數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾項：測量功能。電子計數(shù)器的所有測量功能，包括頻率測量、時間間隔測量、頻率比、周期、累加計數(shù)以及儀器自校準(zhǔn)等。測量范圍。不同測量功能的有效值測量范圍，一般用上、下限值表示。儀器使用時，不應(yīng)該超出它的測量范圍。輸入特性。主要包括輸入靈敏度、最大輸入電壓、輸入耦合方式以及輸入阻抗等。閘門時間與時標(biāo)。儀

5、器內(nèi)部可以提供的閘門時間信號和時標(biāo)信號，通常是以10為系數(shù)的系列時間基準(zhǔn)信號。顯示位數(shù)。儀器能夠顯示的位數(shù)，顯示位數(shù)越多分辨率越高，通常為610位。輸出信號。儀器能夠直接輸出的各種信號，主要包括時標(biāo)信號、閘門時間和測量結(jié)果等。5.3 電子計數(shù)器的基本測量功能5.3.1 累加計數(shù)5.3.2 頻率測量5.3.3 頻率比測量時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路輸入通道輸入通道A輸入B輸入分頻電路時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路時基選擇分頻電路晶振電路輸入通道輸入時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路輸入通道輸入通道A輸入B輸入5.3.4 周期測量5.3.5 時間間隔測量5.3.6 自校

6、準(zhǔn)時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路分頻電路分頻電路晶振電路時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路分頻電路輸入通道A輸入晶振電路B輸入時間閘門計數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路分頻電路輸入通道B輸入分頻電路晶振電路5.4 電子計數(shù)器的使用雖然電子計數(shù)器的種類和型號很多，但使用方法基本相同。下面以E-312A型通用電子計數(shù)器為例，介紹其結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)指標(biāo)和使用方法。 5.4.1 E-312A型通用電子計數(shù)器的電路組成E-312A型通用電子計數(shù)器有兩個輸入通道，它的計數(shù)與邏輯控制部分由大規(guī)模集成電路ICM7226B組成，數(shù)碼顯示部分采用了八位LED顯示器，標(biāo)準(zhǔn)信號源采用ED441C型5MHZ

7、插入式小型恒溫石英晶體振蕩器和倍頻電路，具有閘門時間輸出、內(nèi)頻標(biāo)輸出和外頻標(biāo)輸入。全部測量功能包括計數(shù)、頻率測量、頻率比測量、周期測量、時間間隔測量?？梢詫φ也ā⒎讲?、三角波、鋸齒波等信號的測量。 顯示電路晶振電路輸入通道輸入通道A輸入B輸入計數(shù)、譯碼與邏輯控制電路電源電路5.4.2 E-312A型通用電子計數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）頻率測量（A通道）測量范圍：1HZ10MHZ，可擴(kuò)展為10HZ100MHZ；輸入電壓范圍：30mV3V；輸入阻抗：電阻500k，電容30pF；閘門時間：10ms，0.1s，1s，10s。（2）周期測量（A通道）測量范圍：0.4s10s；周期倍乘：1，10，100，

8、1K；時標(biāo)信號：0.1s；輸入特性：與頻率測量相同。（3）頻率比測量（A/B通道）測量范圍：A通道與頻率測量相同，B通道為1HZ2.5MHZ；比值倍乘：1，10，100，1K；輸入特性：與頻率測量相同。（4）時間間隔測量測量范圍：0.25s（107-1）s；脈沖寬度：0.5s；時標(biāo)信號：0.1s；輸入特性：與頻率測量相同。（5）累加計數(shù)（A通道）最大計數(shù)范圍：108-1；輸入特性：與頻率測量相同。（6）石英晶體穩(wěn)定度標(biāo)稱頻率：5MHZ；頻率準(zhǔn)確度：510-8；頻率穩(wěn)定度：10-8/日（預(yù)熱1小時）。（7）顯示時間：0.2s+測量時間。5.4.3 E-312A型通用電子計數(shù)器的儀器面板布置前面板

9、 后面板 5.4.4 測量使用方法測量前的準(zhǔn)備1通電預(yù)熱。插上電源插頭面板晶振指示燈亮，表示晶振電源接通，恒溫槽開始加熱，若要準(zhǔn)確測量，儀器應(yīng)預(yù)熱一小時。然后再打開電源開關(guān)，數(shù)碼顯示器亮，表明整機(jī)電源接通。2自校檢查。每次測試前應(yīng)先對儀器進(jìn)行自校檢查，將自校-保持開關(guān)置于“自?！碧?，切換閘門時間鍵，數(shù)碼顯示器計數(shù)應(yīng)符合要求。5.4.5 應(yīng)用實例1. 行同步范圍的測量行同步范圍是指電視機(jī)能維持同步狀態(tài)的行頻可調(diào)范圍，測量過程如下：將儀器置于頻率測量方式，閘門時間10s，把行振蕩輸出信號接入A輸入端口，調(diào)節(jié)行振蕩線圈，使儀器顯示標(biāo)準(zhǔn)行頻（15 625Hz），同時電視機(jī)上出現(xiàn)穩(wěn)定的圖像。先調(diào)節(jié)行振蕩

10、線圈，使行頻緩慢升高，直至屏幕上的圖像出現(xiàn)失步，計下此時的頻率讀數(shù)。再調(diào)節(jié)行振蕩線圈，使行頻緩慢降低，直至屏幕上的圖像又出現(xiàn)失步，計下此時的頻率讀數(shù)，則行同步范圍，一般要求行同步范圍大于500Hz。2. 行振蕩脈寬的測量將儀器置于時間測量方式，使A輸入信號為上升沿觸發(fā)，觸發(fā)選擇置于“+”，使B輸入信號為下降沿觸發(fā)，觸發(fā)選擇置于“-”，把行振蕩輸出信號同接入A端口和B端口，此時顯示的讀數(shù)即為行振蕩脈沖寬度，正常脈沖寬度應(yīng)為（1820）s 。3. 場振蕩周期的測量將儀器置于周期測量方式，選擇周期倍乘100，把場振蕩輸出信號接入A輸入端口，調(diào)節(jié)A通道的觸發(fā)電平，使其指示燈均勻閃亮，此時顯示的讀數(shù)即為場振蕩周期，標(biāo)準(zhǔn)場振蕩