频率时间测量

频率时间测量5时间和频率的测量《电子测量技术》5.1

电子计数器测量频率电子计数器的测频原理电子计数器测频的最大允许误差分析频率比的测量第2页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.1.1

电子计数器的测频原理B输入闸门输出

测频测频测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

分频器

时基发生器

门控双稳触发器

门控信号计数脉冲fx时标信号计数显示

控制逻辑电路

第3页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.1.1

电子计数器的测频原理fx计数脉冲（信号产生）

分频器输出（晶振fc分频）

门控信号

主门输出

分频系数晶振周期闸门时间闸门时间应合理选择。第4页,共29页，2024年2月25日，星期天小数点的定位闸门时间T=1s，计数N=100000；则闸门时间T=0.1s，计数N=10000；则第5页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.1.2

电子计数器测频的最大允许误差分析测频的最大允许误差量化相对误差主门时间相对误差第6页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》1.

计数误差测量频率时，在相同的主门时间内，计数器计数值不一定相同，这样产生的误差称为量化误差。

计数误差（±1误差、量化误差）原因：量化误差的产生是不可避免的，是由于主门的开启时间与被测计数脉冲之间的时间

关系不相关引起的。第7页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》计数误差计数值N越大时，量化相对误差就越小。当fx一定时，增大主门时间T，可以减小量化相对误差。主门时间一定，被测信号的频率愈高，量化相对误差就越小。第8页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》2.

时基误差（标准频率误差）

时基误差是指由于主门时间不准造成主门的启、闭时间或长或短，从而引起的测频误差。

时基误差大小主要由石英晶体振荡器输出频率的准确度决定。第9页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》设晶振频率为fc，分频系数为K，则主门时间为：时基误差在数值上等于晶振输出标准频率的相对误差，只是符号相反。第10页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》3.

测频最大允许误差提高晶振频率的准确度和稳定性，增大闸门时间。

减小最大允许误差的方法：被测信号频率低时，不宜采用测频法直接测量频率，而应采用测周期的方法间接测量频率。第11页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.2

电子计数器测量时间电子计数器测周的最大允许误差分析电子计数器的测周原理时间间隔的测量第12页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.2.1

电子计数器的测周原理闸门输出

测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

倍频器分频器

门控双稳触发器

门控信号计数脉冲

控制逻辑电路

测周计数显示

时标信号的周期A输入

B输入

fx时标选择

第13页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.2.2

电子计数器测周的最大允许误差分析测周的最大允许误差量化误差时标信号相对误差触发误差第14页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》测周的最大允许误差周期较大的信号，应采用测周法测量。周期较小的信号，应采用测频法测量。第15页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》减小时标信号的周期Ts，即减小K值。

减小测周最大允许误差的方法：提高晶振频率的准确度和稳定度。

利用周期倍乘法（将主门时间由Tx扩大为hTx

）。第16页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.2.3

时间间隔、相位差的测量晶振

放大整形

主门

倍频器分频器

计数显示

控制逻辑电路

门控双稳

起始触发器

终止触发器

触发器

触发器

A输入

B输入

C输入

+

+

-

-

S

触发沿选择

时标选择

N

第17页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》(1)(2)晶振

放大整形

主门

倍频器分频器

计数显示

控制逻辑电路

门控双稳

起始触发器

终止触发器

触发器

触发器

A输入

B输入

C输入

+

+

-

-

S

触发沿选择

时标选择

N

本节结束

第18页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.2.4

频率比的测量B输入闸门输出

测频测周测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

分频器

时标产生器

门控双稳触发器

门控信号计数脉冲时基信号计数显示

控制逻辑电路

fA放大整形

N

TBfB本节结束

第19页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3

电子计数器电子计数器的发展概述电子计数器的分类电子计数器的主要技术性能指标电子计数器的组成第20页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.1

电子计数器的发展概述三阶段：外差式和谐振式阶段

（20世纪40年代）数字式阶段

（20世纪50年代）智能式阶段

（20世纪60年代末）第21页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.2

电子计数器的分类具有多种测量功能1.通用计数器

2.频率计数器

主要用于测频和计数，测频范围很广3.计算计数器

带有微处理器，具有计数、程控测量、计算和显示的功能第22页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.3

电子计数器的主要技术性能指标测试性能（仪器所具备的测试功能）

测量范围

输入特性

频率：上限和下限周期：最大值和最小值

输入耦合方式：AC和DC触发电平及可调范围输入灵敏度最大输入电压

输入阻抗：高阻和低阻

第23页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》晶体振荡器的频率稳定度和准确度

输出特性

显示及工作方式

显示位数

显示时间（可调）显示方式：记忆和不记忆

闸门时间和时标

输出时标信号的种类输出数码的编码方式输出电平

第24页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.4

电子计数器的组成A输入B输入闸门输出

测频测频测周测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

周期倍乘器

时标产生器

门控双稳触发器

输入通道

将被测信号进行放大、整形，使其变为标准脉冲。第25页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.4

电子计数器的组成A输入B输入闸门输出

测频测频测周测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

周期倍乘器

时标产生器

门控双稳触发器

主门

在门控信号作用的有效期，允许计数脉冲通过进入计数器计数。门控信号计数脉冲第26页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.4

电子计数器的组成A输入B输入闸门输出

测频测频测周测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

周期倍乘器

时标产生器

门控双稳触发器

时基信号产生电路

用于产生各种时标信号和门控信号。门控信号计数脉冲时标信号第27页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电子测量技术》5.3.4

电子计数器的组成A输入B输入闸门输出

测频测频测周测周外标

晶振

放大整形

主门

十进制计数器

显示器

放大整形

记忆控制

复零脉冲发生器

周期倍乘器

时标产生器

门控双稳触发器

控制电路

能产生各种控制信号去控制和协调计数器各单元工作，使整机按一定工作程序自动完成测量任务。门控信号计数脉冲时标信号第28页,共29页，2024年2月25日，星期天5时间和频率的测量《电