頻率時(shí)間測(cè)量

頻率時(shí)間測(cè)量5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.1

電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻的最大允許誤差分析頻率比的測(cè)量第2頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.1.1

電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理B輸入閘門輸出

測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

分頻器

時(shí)基發(fā)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

門控信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖fx時(shí)標(biāo)信號(hào)計(jì)數(shù)顯示

控制邏輯電路

第3頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.1.1

電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理fx計(jì)數(shù)脈沖（信號(hào)產(chǎn)生）

分頻器輸出（晶振fc分頻）

門控信號(hào)

主門輸出

分頻系數(shù)晶振周期閘門時(shí)間閘門時(shí)間應(yīng)合理選擇。第4頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天小數(shù)點(diǎn)的定位閘門時(shí)間T=1s，計(jì)數(shù)N=100000；則閘門時(shí)間T=0.1s，計(jì)數(shù)N=10000；則第5頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.1.2

電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻的最大允許誤差分析測(cè)頻的最大允許誤差量化相對(duì)誤差主門時(shí)間相對(duì)誤差第6頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》1.

計(jì)數(shù)誤差測(cè)量頻率時(shí)，在相同的主門時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值不一定相同，這樣產(chǎn)生的誤差稱為量化誤差。

計(jì)數(shù)誤差（±1誤差、量化誤差）原因：量化誤差的產(chǎn)生是不可避免的，是由于主門的開(kāi)啟時(shí)間與被測(cè)計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間

關(guān)系不相關(guān)引起的。第7頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》計(jì)數(shù)誤差計(jì)數(shù)值N越大時(shí)，量化相對(duì)誤差就越小。當(dāng)fx一定時(shí)，增大主門時(shí)間T，可以減小量化相對(duì)誤差。主門時(shí)間一定，被測(cè)信號(hào)的頻率愈高，量化相對(duì)誤差就越小。第8頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》2.

時(shí)基誤差（標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差）

時(shí)基誤差是指由于主門時(shí)間不準(zhǔn)造成主門的啟、閉時(shí)間或長(zhǎng)或短，從而引起的測(cè)頻誤差。

時(shí)基誤差大小主要由石英晶體振蕩器輸出頻率的準(zhǔn)確度決定。第9頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》設(shè)晶振頻率為fc，分頻系數(shù)為K，則主門時(shí)間為：時(shí)基誤差在數(shù)值上等于晶振輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率的相對(duì)誤差，只是符號(hào)相反。第10頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》3.

測(cè)頻最大允許誤差提高晶振頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，增大閘門時(shí)間。

減小最大允許誤差的方法：被測(cè)信號(hào)頻率低時(shí)，不宜采用測(cè)頻法直接測(cè)量頻率，而應(yīng)采用測(cè)周期的方法間接測(cè)量頻率。第11頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.2

電子計(jì)數(shù)器測(cè)量時(shí)間電子計(jì)數(shù)器測(cè)周的最大允許誤差分析電子計(jì)數(shù)器的測(cè)周原理時(shí)間間隔的測(cè)量第12頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.2.1

電子計(jì)數(shù)器的測(cè)周原理閘門輸出

測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

倍頻器分頻器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

門控信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖

控制邏輯電路

測(cè)周計(jì)數(shù)顯示

時(shí)標(biāo)信號(hào)的周期A輸入

B輸入

fx時(shí)標(biāo)選擇

第13頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.2.2

電子計(jì)數(shù)器測(cè)周的最大允許誤差分析測(cè)周的最大允許誤差量化誤差時(shí)標(biāo)信號(hào)相對(duì)誤差觸發(fā)誤差第14頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》測(cè)周的最大允許誤差周期較大的信號(hào)，應(yīng)采用測(cè)周法測(cè)量。周期較小的信號(hào)，應(yīng)采用測(cè)頻法測(cè)量。第15頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》減小時(shí)標(biāo)信號(hào)的周期Ts，即減小K值。

減小測(cè)周最大允許誤差的方法：提高晶振頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。

利用周期倍乘法（將主門時(shí)間由Tx擴(kuò)大為hTx

）。第16頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.2.3

時(shí)間間隔、相位差的測(cè)量晶振

放大整形

主門

倍頻器分頻器

計(jì)數(shù)顯示

控制邏輯電路

門控雙穩(wěn)

起始觸發(fā)器

終止觸發(fā)器

觸發(fā)器

觸發(fā)器

A輸入

B輸入

C輸入

+

+

-

-

S

觸發(fā)沿選擇

時(shí)標(biāo)選擇

N

第17頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》(1)(2)晶振

放大整形

主門

倍頻器分頻器

計(jì)數(shù)顯示

控制邏輯電路

門控雙穩(wěn)

起始觸發(fā)器

終止觸發(fā)器

觸發(fā)器

觸發(fā)器

A輸入

B輸入

C輸入

+

+

-

-

S

觸發(fā)沿選擇

時(shí)標(biāo)選擇

N

本節(jié)結(jié)束

第18頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.2.4

頻率比的測(cè)量B輸入閘門輸出

測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

分頻器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

門控信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)基信號(hào)計(jì)數(shù)顯示

控制邏輯電路

fA放大整形

N

TBfB本節(jié)結(jié)束

第19頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3

電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展概述電子計(jì)數(shù)器的分類電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo)電子計(jì)數(shù)器的組成第20頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.1

電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展概述三階段：外差式和諧振式階段

（20世紀(jì)40年代）數(shù)字式階段

（20世紀(jì)50年代）智能式階段

（20世紀(jì)60年代末）第21頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.2

電子計(jì)數(shù)器的分類具有多種測(cè)量功能1.通用計(jì)數(shù)器

2.頻率計(jì)數(shù)器

主要用于測(cè)頻和計(jì)數(shù)，測(cè)頻范圍很廣3.計(jì)算計(jì)數(shù)器

帶有微處理器，具有計(jì)數(shù)、程控測(cè)量、計(jì)算和顯示的功能第22頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.3

電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試性能（儀器所具備的測(cè)試功能）

測(cè)量范圍

輸入特性

頻率：上限和下限周期：最大值和最小值

輸入耦合方式：AC和DC觸發(fā)電平及可調(diào)范圍輸入靈敏度最大輸入電壓

輸入阻抗：高阻和低阻

第23頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度

輸出特性

顯示及工作方式

顯示位數(shù)

顯示時(shí)間（可調(diào)）顯示方式：記憶和不記憶

閘門時(shí)間和時(shí)標(biāo)

輸出時(shí)標(biāo)信號(hào)的種類輸出數(shù)碼的編碼方式輸出電平

第24頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出

測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

輸入通道

將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，使其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖。第25頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出

測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

主門

在門控信號(hào)作用的有效期，允許計(jì)數(shù)脈沖通過(guò)進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。門控信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖第26頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出

測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路

用于產(chǎn)生各種時(shí)標(biāo)信號(hào)和門控信號(hào)。門控信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)標(biāo)信號(hào)第27頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電子測(cè)量技術(shù)》5.3.4

電子計(jì)數(shù)器的組成A輸入B輸入閘門輸出

測(cè)頻測(cè)頻測(cè)周測(cè)周外標(biāo)

晶振

放大整形

主門

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

顯示器

放大整形

記憶控制

復(fù)零脈沖發(fā)生器

周期倍乘器

時(shí)標(biāo)產(chǎn)生器

門控雙穩(wěn)觸發(fā)器

控制電路

能產(chǎn)生各種控制信號(hào)去控制和協(xié)調(diào)計(jì)數(shù)器各單元工作，使整機(jī)按一定工作程序自動(dòng)完成測(cè)量任務(wù)。門控信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)標(biāo)信號(hào)第28頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5時(shí)間和頻率的測(cè)量《電