第三章频率测量..ppt

(一)量化误差(±1误差，数字式仪器的固有误差) （首先忽略频率源误差） 由： 可以看出：频率测量是以比较法为基础，把fx和时基信号频率相比较，相比的结果以数字形式显示的过程。该过程有两种情况： 1: 2: T=NTx 第一种情况 ： 非整量化（因被测信号与钟源不同步） 有以下两种可能： (a)： 计数N (b)： 计数N’ 3.2电子计数器测频率 (a),(b)测量的是同一频率，T固定相等： 计数值只能是 或 在 这种情况下， 产生的测量误差如下： 当计数值为N时（a)，测量误差为 可以是 之间任意一个数。最大误差-1 从量化的角度看，此误差是量化误差。 (a) (b) 3.2电子计数器测频率 当计数值为 时(b)，测量误差为 第二种情况： 整量化 只有下列三种可能： 其最大值趋于＋1个字。 3.2电子计数器测频率 上述两种误差是由量化过程产生的非整量化误差,最大取值 测量误差： 不存在量化误差。其测量误差等于＋1个字。 综上所述：一台正常的数字频率计，它的 个字误差 其最大值趋近于 个字。 举例：由量化误差造成的示值变化只能是+1或-1，而不能同时存在。 计数值为N时 3.2电子计数器测频率 由此可知，不管计数值N为多少，其最大误差总是 个计数单位，故称“ 个字误差”， 简称“ 误差”。 误差对测频相对误差的影响与N值有关，为减少相对误差，可增大总计数值N。例如， 将 倍频至 ，也可将闸门时间 延长至 ，这样量化误差变为 (二)标准频率误差 若在计数器设计和制造中尽可能地消除了整形，分频和闸门开关电路速度及其不稳定性等因素的影响，则闸门开启的误差就只与时基晶振的准确度有关。（忽略量化误差） 3.2电子计数器测频率 “－”：由 引起的闸门时间的误差为－ 即：闸门时间的准确度在数值上等于标准频率的准确度。一般比 误差引起的测频误差小一个量级。 Eg：E312A型通用计数器的最高测量频率为10MHz，具有八位十进制数码显示，在闸门时间为T＝1s时，其最小量化单位为1Hz,因此， 误差为 ，则晶振频率误差应在 量级。为了使被测频率得到最高测量准确度，当 低于仪器最高测量频率时，应使仪器满位显示。若 ＝5MHz，应选闸门时间T＝10s 3.2电子计数器测频率 3.2.4 计数器直接测频 计数器直接测频的误差主要是 误差。 Eg：一台标准频率为2.5MHz的石英振荡器，用计数器直接测频，若提供计数器的时基信号频率准确度为 ,则当T＝1s时的测频误差为 若取T=10s, 其误差为 从上例可见，计数器直接测频的测量准确度，主要受到 误差的限制。 为什么？ 3.2电子计数器测频率 （物理意义:fc---晶振频率； ） 测频误差主要有两项， 误差和标准频率源误差。 测频误差与 及T的关系曲线如右图 (1)随着 升高、T的增大，测频误差减少。 (2)当 误差的影响足够小时，测量精确度实际上受到时基晶振准确度的限制，并以 为极限。 (3) 越低时， 误差越大。且起决定性作用。 3.2电子计数器测频率 Eg： 显示只能2位 减少测频误差的方法： (1)将被测信号倍频，闸门时间分频。 (2)提高晶振稳定度。 3.2电子计数器测频率 3.3电子计数器测周期 3.3.1测周期原理 Tx=NTs N=Tx/Ts eg:Tx=10ms Ts=1us 则N＝10000 Tx=10.000ms 显示 10.000ms 　　周期为Tx的被测信号经B通道处理后再经门控双稳输出作为主门启闭的控制信号，使主门仅在被测周期Tx时间内开启。 　　同时，晶体振荡器输出经倍频和分频得到了一系列的时标信号，通过时标选择开关，所选时标即经A通道送往主门。 　　在主门开启时间内，时标进入计数器计数。若所选时标为Ts，计数器计数值为N，则被测信号的周期为：Tx ＝ N×Ts  ----倍乘率 倍频、多周期测量目的：提高测量精度 被测周期： 原理框图 3.3电子计数器测周期 　　如果被测周期较短，可以采用多周期测量的方法来提高测量精度，即在B通道和门控双稳之间插入十进分频器，这样使被测周期得到倍乘即主门的开启时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为×10n，则计数器所计脉冲个数将扩展10n倍，所以被测信号的周期为