电子测量概览.ppt

* * * * * * 用计数式频率计测量fx＝200Hz的信号频率，采用测频率(选闸门时间为 1s)和测周期(选晶振周期Tc=0.1us)两种测量方法。试比较这两种方法由于“±1误差”所引起的相对误差。 5 时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数器 用计数式频率计测量信号的周期，晶振频率为10MHz，其相对误差|Δfc|/ fc=2*10-8 ，周期倍乘开关置 ×100，求测量被测信号周期Tx＝10us时的测量误差. 某计数式频率计，测频率时闸门时间为1s，测周期时倍乘最大为× 1000，晶振最高频率为10MHz，求中界频率。 5 时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数器 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 　　本仪器软件设计采用了结构化系统设计与结构化程序设计的方法，整个软件由顶向下分层分块，每个模块完成一项功能，并遵守上层模块调用下层模块、同层模块不能相互调用的原则。 　　从前述键盘操作规则可以看出，仪器有五个高级键：《功能》、《预置》、《查阅》、《测量》、《自检》，它们各自对应着仪器的一种工作模式，在每一种工作模式下又各有多种功能。因而我们把每一种工作模式划分为一个模块，且这五个模块处于同一层次。而在每一种模式下的各种功能就形成了下一层的一个个模块。 5 时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数器 软件系统分析 　　该图标出了每个模块的名称、入口地址、入口条件和出口条件。模块的正常出口是回到键盘程序，等待按键。 运用模块化设计思想就等于把一个大任务分割成几十个相对独立的子任务，设计时只要把握住每个模块的功能，注意满足入口条件和出口条件，就可以分别加以编写了。 5 时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数器 * 第5章 时间频率测量仪器 5.1 时间频率测量仪器概述 5.2 通用计数器 5.3 等精度电子计数器 5.4 时间计数器 5.5 微波计数器 时间频率测量的特点和方法 频率和周期的测量原理，误差分析和误差计算，输入放大比较部分的电路原理 多周期同步测量的原理和误差分析，相应时序图分析和电路分析 时间计数器也称时间间隔计数器，一般用于测量两个脉冲信号之间的时间间隔，也可以用于测量一个脉冲信号的脉冲宽度、脉冲空度、脉冲信号的上升沿或下降沿时间等。 在普通的电子计数器中，时间间隔测量的分辨能力取决于所采用的时钟频率f0。单纯地通过提高时钟频率f0来提高测时分辨率是困难的，也是有限的，例如即使时钟频率f0高达100MHz，测时分辨率也只能达到10ns。高分辨率时间计数器一般需要采用时间扩展技术，采用时间扩展技术可在时钟频率不变的情况下，使测时分辨率提高2～3个数量级或更高。 时间扩展技术分为模拟内插法和数字游标法两种。 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 * 第5章 时间频率测量仪器 5.4 时间计数器 5.4.1 基于模拟内插技术的时间计数器 5.4.2 基于数字游标技术的时间计数器 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 N0计数器TS=N0*t0 Tx=TS+Δt1-Δt2 N1计数器 Δt1=N1*t0 /1000 N2计数器 Δt2=N2*t0 /1000 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 内插法测量原理 P208图5.4.1(a) 将T1和T2展宽的办法是：首先在T1（或T2）内对一个电容以恒定电流充电；然后以慢999倍（N＝1000时）的速度放电，则对电容充、放电的总时间是T1（或T2）的N倍；然后再用同一时钟对其进行测量计数即可得到N1（或N2）。 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 内插法测量原理 P208图5.4.1(b) 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 内插法时间扩展电路原理 P208图5.4.2 虽然测量T1、T2时仍然存在±1误差，但其影响可缩小为原来的1/1000，从而使计数器的分辨率提高了1000倍。例如，时钟频率为10MHz，普通计数器的时间分辨率为100ns，采用内插法后其分辨率可提高到0.1ns。 采用内插模拟扩展技术可在时钟频率不变的情况下，使测时分辨率大大提高。一般而言，可提高2～3个数量级或更高。相当于普通计数器使用了频率为10GHz时钟时的分辨率。 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 * 第5章 时间频率测量仪器 5.4 时间计数器 5.4.1 基于模拟内插技术的时间计数器 5.4.2 基于数字游标技术的时间计数器 5 时间频率测量仪器_5.4 时间计数器 1、数字游标法 游标法测量时间间隔的原理与游标卡尺测量长度的原理相同。 为了测出两个“零头”