电子测量原理(古天祥)第4章

1、电子测量原理电子测量原理第1页电子测量原理电子测量原理第2页4.1.2 4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述1 1）电子计数器的分类）电子计数器的分类 2 2）主要技术指标）主要技术指标 3 3）电子计数器的发展）电子计数器的发展电子测量原理电子测量原理第3页 时间有两个含义：时间有两个含义： “时刻时刻”：即某个事件何时发生；即某个事件何时发生； “时间间隔时间间隔”：即某个时间相对于某一时刻持续了多久。即某个时间相对于某一时刻持续了多久。频率的定义：频率的定义：周期信号在单位时间（周期信号在单位时间（1s1s）内的变化次数）内的变化次数（周期数）。如果在一定（周期数）。如果在一定时间间

2、隔时间间隔T T内周期信号重复变化内周期信号重复变化了了N N次次，则频率可表达为：，则频率可表达为：电子测量原理电子测量原理第4页电子测量原理电子测量原理第5页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电子测量原理电子测量原理第6页电子测量原理电子测量原理第7页4.1.2 4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述电子测量原理电子测量原理第8页电子测量原理电子测量原理第9页电子测量原理电子测量原理第10页电子测量原理电子测量原理第11页电子测量原理电子测量原理第12页电子测量原理电子测量原理第13页电子测量原理电子测量原理第1

3、4页电子测量原理电子测量原理第15页电子测量原理电子测量原理第16页电子测量原理电子测量原理第17页电子测量原理电子测量原理第18页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电子测量原理电子测量原理第19页电子测量原理电子测量原理第20页电子测量原理电子测量原理第21页f f x xM ML LI IC C012xffL C012xffLC电子测量原理电子测量原理第22页R R3 3R R4 4R R1 1R R2 2C C1 1C C2 2f fx x1 2 1 2122xxfRRCCx1x2

4、jjCC143211（R +）R （）R1R电子测量原理电子测量原理第23页312214RRCRCR1x22x110RCRC1212122xxfR R C C12xfRC电子测量原理电子测量原理第24页xsfN f电子测量原理电子测量原理第25页电子测量原理电子测量原理第26页与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C电子测量原理电子测量原理第27页电子测量原理电子测量原理第28页电子测量原理电子测量原理第29页电子测量原理电子测量原理第30页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

5、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电子测量原理电子测量原理第31页电子测量原理电子测量原理第32页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）

6、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）电子测量原理电子测量原理第33页与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C电子测量原理电子测量原理第34页电子测量原理电子测量原理第35页电子测量原理电子测量原理第36页电子测量原理电子测量原理第37页电子测量原理电子测量原理第38页准备期准备期 （ 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（

7、关门，停止计数）（关门，停止计数）电子测量原理电子测量原理第39页TNfxssNfNfTxsxsf .TTTN电子测量原理电子测量原理第40页TB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Ts电子测量原理电子测量原理第41页BAABTfNTf电子测量原理电子测量原理第42页1 0ABfNf1010BAABTfNTf电子测量原理电子测量原理第43页0 xTNT电子测量原理电子测量原理第44页电子测量原理电子测量原理第45页电子测量原理电子测量原理第46页电子测量原理电子测量原理第47页VBVc起始起始停止停止开门时间开门时间C(50%)B(50%)

8、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%)电子测量原理电子测量原理第48页221tt 电子测量原理电子测量原理第49页放 大 、放 大 、整形整形晶振晶振放 大 、放 大 、整形整形闸闸门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T0Tx0sTNT电子测量原理电子测量原理第50页电子测量原理电子测量原理第51页电子测量原理电子测量原理第52页12xsNfTtt 12,sxxxTNTTttT 12(1)(1)xsxNTTt

9、tNT 1211sxTttNNT 12tt、12tt 电子测量原理电子测量原理第53页电子测量原理电子测量原理第54页电子测量原理电子测量原理第55页xsxsffNfNfN1N scscffffssxxTNT fT1xcxsxcfffT ff 电子测量原理电子测量原理第56页电子测量原理电子测量原理第57页1xcxsxcfffT ff xsfTNNN11电子测量原理电子测量原理第58页6610110111xxff电子测量原理电子测量原理第59页由测周的基本表达式：由测周的基本表达式： 根据误差合成公式，可得：根据误差合成公式，可得： 式中，式中， 和和 分别为量化误差和时标周期误差。分别为量化

10、误差和时标周期误差。 由由 (Tc为晶振周期，为晶振周期，k为倍频或分频比为倍频或分频比)， 有：有： 而计数值而计数值N为：为： 所以，所以，00TTNNTTxxxcNkNT f0 xTN TccxxccxccTfTkkTT fTT ff 1NNN00TT0cTkT00ccccTTfTTf 0 xxxccTTT fNTkTk电子测量原理电子测量原理第60页ccxxccxccTfTkkTT fTT ff 电子测量原理电子测量原理第61页sxTNT0 xTNT0smmTTTT0msTTT01msfTT电子测量原理电子测量原理第62页电子测量原理电子测量原理第63页1TxxTTTsinxmxvVt

11、tanxBxvVdvdttannVTtan电子测量原理电子测量原理第64页22)(12sin12cosmBxmBxmxBxmxvvxVVTVtVTtVdtdvtgBxtan2nxnmVTVTVBmVV12TT、22122xnnmTVTTTV电子测量原理电子测量原理第65页电子测量原理电子测量原理第66页10110nnscfxcTTNTNTNNTxTs=10nTcTcNffxfc/Nfc电子测量原理电子测量原理第67页10110nnscfxcTTNTNTN1fNN1ccfNTN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

12、门门I II II I时时基基分分频频器器CTxTxcTNT预预置置到到1 10 05 5N NcfN10ncT电子测量原理电子测量原理第68页电子测量原理电子测量原理第69页0000 xxxxsNNNffTN TN电子测量原理电子测量原理第70页12TT、12TT、12TT、12TT、电子测量原理电子测量原理第71页10TxT1T210TxTx1Tx10T2TxA1A1VnA2A2A9A9A10A1012xncxxcmcTVfkTmT fVfm 电子测量原理电子测量原理第72页输输入入信信号号起起始始终终止止时时钟钟脉脉冲冲xT1T0T2T电子测量原理电子测量原理第73页01201200 x

13、NNTTTTNk000TN0/k电子测量原理电子测量原理第74页整整形形、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电子测量原理电子测量原理第75页1011 0 0 0NT2021000N TT 2021 0 0 0NT12x00)1000NNTN（00电子测量原理电子测量原理第76页电子测量原理电子测量原理第77页起起始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

14、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游标法示意图12、11 011 02N TN T11020110()N TTNT电子测量原理电子测量原理第78页22020120()N TTNT012001120()xN TNNT010100201TTKTTT020111TTK00201011TTTTK0112001

15、12001()()xTNNN TNNNTKK01012()TN KNNK电子测量原理电子测量原理第79页电子测量原理电子测量原理第80页121111.nNNNN121111.nNNNN11xxxxTfTfNn 11niiNNn1/n电子测量原理电子测量原理第81页电子测量原理电子测量原理第82页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已已调调制制时时基基脉脉冲冲5 50 0电子测量原理电子测量原理第83页电

16、子测量原理电子测量原理第84页电子测量原理电子测量原理第85页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电子测量原理电子测量原理第86页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）电子测量原理电子测量原理第87页电子测量原理电子测量原理第88页电子测量原理电子测量原理第89页混频器压控振荡器电 子 计 数器鉴相器fx-NfLfsfLNfLxLsfNff电子测量原理电子测量原

17、理第90页电子测量原理电子测量原理第91页电子测量原理电子测量原理第92页电子测量原理电子测量原理第93页00,xfffff 电子测量原理电子测量原理第94页电子测量原理电子测量原理第95页2010210000021ffffffffKfffff电子测量原理电子测量原理第96页ft0Kf电子测量原理电子测量原理第97页121() ()()niiiniifftttt11111,12.nniiiiffttnnnnf f1 1f f2 21 1天天tf210ffKff fm mi in nf fm ma ax x1 1天天tfmaxmin0ffSfa图b图电子测量原理电子测量原理第98页m a xm

18、in0ffSf电子测量原理电子测量原理第99页00,xfffff 00( )sin2( )v tAf tt( ) t0( )( )( ),( )2tdtf tffftdt 00( )/2ftff电子测量原理电子测量原理第100页00( )/2ftff000( ) ( )f tfff tff2210011niifn ffffn11niiffnf电子测量原理电子测量原理第101页21012miiiafffm电子测量原理电子测量原理第102页00( )/2( )fty tff20( )( )jftY fy t edt电子测量原理电子测量原理第103页计计 数数 器器（ 1 1 ）门门 控控 2 2B B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 4电子测量原理电子测量原理第104页电子测量原理电子测量原理第105页电子测量原理电子测量原理第106页电子测量原理电子测量原理第107页电子测量原理电子测