电子测量技术第五章 数字式频率计

第5章数字式频率计5.1概述5.1.1数字式频率计的类型与频率测量范围低端从10Hz开始，其高端依不同的类型而定。按测频范围来分，数字式频率计可分为低速、中速、高速三大类。④测量准确度⑤石英晶体的频率稳定度⑥闸门时间和时标⑦显示方式⑧输出5.2数字式频率计的根本工作原理5.2.1数字式频率计的组成图5.1数字式频率计的根本组成图5.2输入通道结构框图(1)输入通道(2)闸门(3)时间基准T产生电路(4)逻辑控制电路(5)计数显示电路5.2.2数字式频率计测频原理图5.3工作启程图图5.4频率测量框图假设某一信号在T秒时间内重复变化了N次，那么根据频率的定义，可知该信号的频率fx为5.2.3测频误差分析(1)量化误差(±1误差)图5.5脉冲计数误差示意图(2)闸门时间误差(标准频率误差)(3)结论①提高晶振频率的准确度和稳定度，以减小闸门时间误差。②扩大闸门时间T或倍频被测信号频率，以减小±1误差。③被测信号频率较低时，采用测周期的方法测量。5.2.4数字式频率计的其他根本测量功能(1)测量周期类似测量频率时的分析，可以证明测量周期的最大相对误差为图5.6测量周期框图(2)结论①提高晶振频率的准确度和稳定度。②倍频晶振频率或对被测信号分频(即扩大闸门时间)以减小±1误差。③被测量信号周期较低时，采用测频方法测量。(3)测量频率比(4)测量时间间隔(5)自校5.2.5单片ICM7226B通用计数器(1)ICM7226B内部逻辑框图图5.7频率比测量框图图5.8时间间隔测量框图图5.9自校方框图图5.10ICM7226B内部逻辑框图1)测频率2)测周期3)测频率比4)测时间间隔(2)ICM7226B的引脚④灵敏度：50MHz以下为50mV；50MHz以上为100mV。⑤输入阻抗：1MΩ。⑥最大输入：10~100MHz为50V；400Hz~100kHz为20V；100kHz~100MHz为5V。⑦时基：频率为10MHz，精度为±5×10-6，日频率稳定度为±5×10-6。⑧显示：七位七段LED显示，具有溢出指示，闸门指示及前位零消隐。5.3.2整机框图5.3.3整机电路工作原理(1)输入信号通道图5.11HWS3342多功能计数器整机框图图5.12HWS3342数字频率计输入信号通道(2)十分频和信号控制(3)数字局部(4)使用本仪器外部可调部件较少，使用简单，只需注意以下几点：①输入信号的幅度最好在0.1~3V之间，过小灵敏度低，测量不稳定，出现跳字；过大那么容易使阻抗变换器过载。图5.13HWS3342数字频率计数字局部图5.14HWS3342数字频率计数字局部②为了提高测量精度，当被测频率较低时，应尽量选用长的闸门时间；当被测频率很低时，要采用测周期法。③当被测信号的信噪比较差时，应在输入端加低通滤波器。④为了保证机内晶体稳定，应防止温度有大的波动和机械振动，防止强的工业磁电干扰，仪器的接地应良好。5.4其他测量频率的方法5.4.1电桥法测频电桥法测频即是利用电桥的平衡条件和被测信号频率有关这一特性来测频。PA为指示电平平衡的检流计，该电桥的复平衡条件为图5.15文氏桥原理电路令上式左端实部等于R3/R4，虚部等于零，得该电桥平衡的两个实平衡条件，即由式(5.20)得假设R1=R2=R，C1=C2=C，那么有5.4.2谐振法测频谐振法测频就是利用电感、电容、电阻串联、并联谐振回路的谐振特性来实现测频