第四章时间与频率测量

1、差频法拍频法示波法电桥法谐振法比较法直读法李沙育图形法测周期法模拟法频率测量方法数字法电容充放电法电子计数器法A AG GC C放放大大器器温温度度控控制制隔隔离离放放大大器器加加热热器器传传感感器器输输出出频频率率调调整整晶晶体体电电路路绝绝热热层层f f x xM ML LI IC C012xffL C012xffLCR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2C C1 1C C2 2f fx x1 2 1 2122xxfRRCCx1x2jjCC143211（R +）R （）R1R312214RRCRCR1x22x110RCRC1212122xxfR R C C12xfRCxsfN f

2、与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C2022-5-7304.4.1 电子计数器的组成 组成原理框图数字显示器寄存器十进制计数器 A通道(放大、整形)B 通 道 ( 放大、整形) 主 门功能开关闸门选择、周期倍乘 10 10 10 1010s(104)1s(103)100ms(102)10ms(10)1ms(1) 时标选择12345332112445时基部分 10 10 10 10 101ms0.1ms10us1us0.1us10ns控制时序电路开门锁存复位控制时序电路波形序号计数端信号控制端信号测试功能计数结果1内时钟（T0）内时钟（T）自检N=T/T02

3、被测信号（fx）内时钟（T）测量频率（A）fxN/T3内时钟（T0）被测周期（Tx）测量周期（B）TxNT04被测信号（fA）被测信号（fB）测量频率比（A/B）fA/fB=N5内时钟（T0）被测信号相应间隔tB-C测量时间间隔（A-B）tB-C=NT06外输入（TA）被测信号相应间隔tB-C测量外控时间间隔B-CtB-C=NTA7外待测信号（Nx）手控或遥控累加计数（A）NxN8内时钟（秒信号）手控或遥控计时 N（秒）与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C准备期准备期 （ 复零，等待）复零，等待） 测量期测量期 （开门，计数）（开门，计数） 显示期显示期（

4、关门，停止计数）（关门，停止计数）TNfxssNfNfTxsxsf .TTTNTB放大、整形放大、整形闸闸门门门控电路门控电路计数计数显示显示Afx分频电路分频电路时基时基TsBAABTfNTf1 0ABfNf1010BAABTfNTf0 xTNTVBVc起始起始停止停止开门时间开门时间C(50%)B(50%)起始起始停止停止开门时间开门时间VBVcB(50%)C- (50%)(50%) B B+ (50%) C +(50%) (50%) C(90%)闸门信号闸门信号关门信号关门信号开门信号开门信号B (10%)221tt 放 大 、放 大 、整形整形晶振晶振放 大 、放 大 、整形整形闸闸门

5、门计数器计数器显示显示门控电路门控电路分频电路分频电路T0Tx0sTNT12xsNfTtt 12,sxxxTNTTttT 12(1)(1)xsxNTTttNT 1211sxTttNNT 12tt、12tt xsxsffNfNfN1N scscffffssxxTNT fT1xcxsxcfffT ff 1xcxsxcfffT ff xsfTNNN116610110111xxff00TTNNTTxx0 xTN TccxxccxccTfTkkTT fTT ff 1NNN00TT0cTkT00ccccTTfTTf 0 xxxccTTT fNTkTkccxxccxccTfTkkTT fTT ff sxTN

6、T0 xTNT0smmTTTT0msTTT01msfTTxxTTTsinxmxvVttanxBxvVdvdttannVTtan22)(12sin12cosmBxmBxmxBxmxvvxVVTVtVTtVdtdvtgBxta n2nxnmVTVTVBmVV12TT、22122xnnmTVTTTV10110nnscfxcTTNTNTNNTxTs=10nTcTcNffxfc/Nfc10110nnscfxcTTNTNTN1fNN1ccfNTN触触 发发 器器主主 门门I I时时 钟钟 f fc c计计 数数 器器 I I定定 标标 器器计计 数数 器器I II I主主 门门I II I门门 I II

7、II I时时 基基 分分 频频 器器CTxTxcTNT预预 置置 到到 1 10 05 5 N NcfN10ncT0000 xxxxsNNNffTN TN12TT、12TT、12TT、12TT、10TxT1T210TxTx1Tx10T2TxA1A1VnA2A2A9A9A10A1012xncxxcmcTVfkTmT fVfm 输输入入信信号号起起始始终终止止时时钟钟脉脉冲冲xT1T0T2T01201200 xNNTTTTNk000TN0/k整整形形、门门控控C C恒恒流流源源1kT1T起起始始控控制制信信号号1011 0 0 0NT2021 0 0 0NT12x00)1000NNTN（00起起始

8、始脉脉冲冲停停止止脉脉冲冲输输入入信信号号开开门门脉脉冲冲（Q Q1 1）( (R R- -S S触触发发器器) )开开门门脉脉冲冲（Q Q2 2）( (D D触触发发器器) )主主时时钟钟（F F0 01 1）游游标标脉脉冲冲1 1（F F0 02 2）游游标标脉脉冲冲2 2（F F0 02 2）x01 12 23 34 45 56 67 78 89 96 6N N2 2= =6 6N N0 0= =8 8N N1 1= =4 4T T0 01 1T T0 02 2T T0 02 2符符合合点点2 2符符合合点点1 11 12 23 34 45 51 12 23 34 45 512游标法示意

9、图12、11 011 02N TN T11020110()N TTNT22020120()N TTNT012001120()xN TNNT010100201TTKTTT020111TTK00201011TTTTK011200112001()()xTNNN TNNNTKK01012()TN KNNK121111.nNNNN11xxxxTfTfNn 11niiNNn1/n基基准准振振荡荡器器倍倍频频器器1 10 0M MH Hz z具具有有变变容容调调相相器器的的1 10 0M MH Hz z回回路路K KA AG GC C放放大大器器E E齐齐纳纳噪噪声声源源5 50 00 0M MH Hz z

10、已已调调制制时时基基脉脉冲冲5 50 0 xsIfN ff混频器混频器差频放大器差频放大器电子计数器电子计数器谐波滤波器谐波滤波器谐波发生器谐波发生器输入输入f fx xf fI If fs s混频器差频放大器电子计数器谐波滤波器（YIG电调滤波器）谐波发生器（阶跃恢复二极管）输入fxfI 输入fs 输出Nfs扫描捕获电路检波器fI （fx-Nfs）混频器压控振荡器电 子 计 数器鉴相器fx-NfLfsfLNfLxLsfNff00,xfffff 2010210000021ffffffffKfffffft0Kf121() ()()niiiniifftttt11111,12.nniiiiffttn

11、nnnf f1 1f f2 21 1天天tf210ffKff fm mi in nf fm ma ax x1 1天天tfmaxmin0ffSfa图b图m a xm in0ffSf00,xfffff 00( )sin2( )v tAf tt( ) t0( )( )( ),( )2tdtf tffftdt 00( )/2ftff00( )/2ftff000( ) ( )f tfff tff2210011niifn ffffn11niiffnf21012miiiafffm00( )/2( )fty tff20( )( )jftY fy t edt计计 数数 器器（ 1 1 ）门门 控控 2 2B B

12、计计 数数 器器（ 2 2 ）A A 通通 道道闸闸 门门 时时 间间晶晶 振振时时 标标B B 通通 道道门门 控控 1 1A Aa ab bK K1 1a ab bK K2 21 12 23 34 411 00tNTt22 01tNTttvABC t t0 0t t1 1t t2 21110101MMfFN TN2202MfFN事事 件件 信信 号号门门 控控 信信 号号正正 反反 同同 步步 信信 号号M M1 1M M2 2时时 间间 信信 号号N N1 1N N2 2计计 数数计计 数数计计 数数计计 数数1t 2t 读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零D D触触发发器器QQCLKD可可程程控控分分频频器器时时