電子測(cè)量?jī)x器第5章--電子計(jì)數(shù)器課件

1、第5章 電子計(jì)數(shù)器5.1 概述5.2 通用電子計(jì)數(shù)器5.3 電子計(jì)數(shù)器的基本測(cè)量功能5.4 電子計(jì)數(shù)器的使用本章小結(jié)5.1 概述電子計(jì)數(shù)器是利用電子計(jì)數(shù)法，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量頻率、周期及累加計(jì)數(shù)等。通常把具有多種測(cè)量功能的電子計(jì)數(shù)器稱為通用電子計(jì)數(shù)器，而把主要用于頻率測(cè)量的電子計(jì)數(shù)器稱為數(shù)字頻率計(jì)。 周期和頻率在電子測(cè)量技術(shù)中，頻率和時(shí)間是最基本的參量，因此頻率、周期和時(shí)間間隔的測(cè)量是非常重要的。周期是指周期信號(hào)變化一次所需要的時(shí)間，用T表示，單位是秒（s）。頻率是周期信號(hào)在單位時(shí)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(cè)量出其

2、中一個(gè)，就可以得出另一個(gè)。用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量信號(hào)的周期、頻率和時(shí)間等參數(shù)，具有準(zhǔn)確度高，測(cè)量范圍大，速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此它已成為測(cè)量周期、頻率和時(shí)間等參數(shù)的主要儀器。 5.2 通用電子計(jì)數(shù)器1. 通用電子計(jì)數(shù)器的基本組成通用電子計(jì)數(shù)器的整機(jī)一般是由輸入通道、計(jì)數(shù)電路、顯示電路、時(shí)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(shí)間閘門計(jì)數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路時(shí)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(jì)數(shù)器對(duì)被測(cè)量信號(hào)有一定的幅度和極性要求，所以大于儀器要求的信號(hào)要進(jìn)行衰減處理；小于儀器要求的信

3、號(hào)要進(jìn)行放大處理。整形電路是將各種信號(hào)變換成統(tǒng)一的脈沖信號(hào)，再送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，整形電路通常為施密特觸發(fā)器。（2）計(jì)數(shù)電路。計(jì)數(shù)電路是由計(jì)數(shù)器、鎖存器和時(shí)間閘門組成。當(dāng)時(shí)間閘門打開時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)、鎖存并送入顯示電路顯示。計(jì)數(shù)電路一般采用十進(jìn)制計(jì)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(jì)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(shí)基電路。時(shí)基電路電路是由石英晶體振蕩器、分頻器和時(shí)基選擇電路組成。振蕩器產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號(hào)經(jīng)分頻器變換成一系列不同

4、的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，由時(shí)基選擇開關(guān)來選擇不同的時(shí)基信號(hào)。（5）控制電路。電子計(jì)數(shù)器的控制中心，主要完成測(cè)量功能的轉(zhuǎn)換、控制時(shí)間閘門的開啟和關(guān)閉、計(jì)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(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)通用電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾項(xiàng)：測(cè)量功能。電子計(jì)數(shù)器的所有測(cè)量功能，包括頻率測(cè)量、時(shí)間間隔測(cè)量、頻率比、周期、累加計(jì)數(shù)以及儀器自校準(zhǔn)等。測(cè)量范圍。不同測(cè)量功能的有效值測(cè)量范圍，一般用上、下限值表示。儀器使用時(shí)，不應(yīng)該超出它的測(cè)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(shí)間與時(shí)標(biāo)。儀

5、器內(nèi)部可以提供的閘門時(shí)間信號(hào)和時(shí)標(biāo)信號(hào)，通常是以10為系數(shù)的系列時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。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(hào)。儀器能夠直接輸出的各種信號(hào)，主要包括時(shí)標(biāo)信號(hào)、閘門時(shí)間和測(cè)量結(jié)果等。5.3 電子計(jì)數(shù)器的基本測(cè)量功能5.3.1 累加計(jì)數(shù)5.3.2 頻率測(cè)量5.3.3 頻率比測(cè)量時(shí)間閘門計(jì)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(shí)間閘門計(jì)數(shù)電路顯示電路邏輯電路門控電路時(shí)基選擇分頻電路晶振電路輸入通道輸入時(shí)間閘門計(jì)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(cè)量5.3.5 時(shí)間間隔測(cè)量5.3.6 自校

6、準(zhǔn)時(shí)間閘門計(jì)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(shí)間閘門計(jì)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(shí)間閘門計(jì)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(jì)數(shù)器的使用雖然電子計(jì)數(shù)器的種類和型號(hào)很多，但使用方法基本相同。下面以E-312A型通用電子計(jì)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(jì)數(shù)器的電路組成E-312A型通用電子計(jì)數(shù)器有兩個(gè)輸入通道，它的計(jì)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(hào)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(shí)間輸出、內(nèi)頻標(biāo)輸出和外頻標(biāo)輸入。全部測(cè)量功能包括計(jì)數(shù)、頻率測(cè)量、頻率比測(cè)量、周期測(cè)量、時(shí)間間隔測(cè)量?？梢詫?duì)正弦波、方波、三角波、鋸齒波等信號(hào)的測(cè)量。 顯示電路晶振電路輸入通道輸入通道A輸入B輸入計(jì)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(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）頻率測(cè)量（A通道）測(cè)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(shí)間：10ms，0.1s，1s，10s。（2）周期測(cè)量（A通道）測(cè)量范圍：0.4s10s；周期倍乘：1，10，100，

8、1K；時(shí)標(biāo)信號(hào)：0.1s；輸入特性：與頻率測(cè)量相同。（3）頻率比測(cè)量（A/B通道）測(cè)量范圍：A通道與頻率測(cè)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(cè)量相同。（4）時(shí)間間隔測(cè)量測(cè)量范圍：0.25s（107-1）s；脈沖寬度：0.5s；時(shí)標(biāo)信號(hào)：0.1s；輸入特性：與頻率測(cè)量相同。（5）累加計(jì)數(shù)（A通道）最大計(jì)數(shù)范圍：108-1；輸入特性：與頻率測(cè)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(shí)）。（7）顯示時(shí)間：0.2s+測(cè)量時(shí)間。5.4.3 E-312A型通用電子計(jì)數(shù)器的儀器面板布置前面板

9、 后面板 5.4.4 測(cè)量使用方法測(cè)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(cè)量，儀器應(yīng)預(yù)熱一小時(shí)。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(cè)試前應(yīng)先對(duì)儀器進(jìn)行自校檢查，將自校-保持開關(guān)置于“自?！碧帲袚Q閘門時(shí)間鍵，數(shù)碼顯示器計(jì)數(shù)應(yīng)符合要求。5.4.5 應(yīng)用實(shí)例1. 行同步范圍的測(cè)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(cè)量過程如下：將儀器置于頻率測(cè)量方式，閘門時(shí)間10s，把行振蕩輸出信號(hào)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(shí)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(jì)下此時(shí)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(jì)下此時(shí)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(cè)量將儀器置于時(shí)間測(cè)量方式，使A輸入信號(hào)為上升沿觸發(fā)，觸發(fā)選擇置于“+”，使B輸入信號(hào)為下降沿觸發(fā)，觸發(fā)選擇置于“-”，把行振蕩輸出信號(hào)同接入A端口和B端口，此時(shí)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(chǎng)振蕩周期的測(cè)量將儀器置于周期測(cè)量方式，選擇周期倍乘100，把場(chǎng)振蕩輸出信號(hào)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(shí)顯示的讀數(shù)即為場(chǎng)振蕩周期，標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)振蕩