电子测量技术基础(张永瑞)第2版)第05章电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第05章电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第05章电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第05章.ppt
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图5.5-3 测量频率简化框图 2. 测量周期 图5.5-4为E-312测量信号周期时的简化框图。 这时, “功能”开关S1置“8”位; 周期倍乘开关S2根据需要选择在合适位, 例如S2置“3”(×100)位; 时标开关S3也置在合适位, 例如S3置“2”(1 μs)位。 被测信号从B通道输入, 经放大整形后通过与或门G14加到十进分频器Ⅳ、 Ⅴ进行二次十分频, 即周期倍乘100成为100Tx, 然后通过G15、 G16、G7、 G8加到门控双稳输入端形成宽度为100Tx的闸门脉冲, 加于时间闸门G5, 以控制闸门的启闭。 由晶振输出的1 MHz标准频率信号(Tc=1 μs)通过门电路G12、 G13、 G4加到时间闸门G5, 在G5开通期间通过G5加到计数器并用数码显示出测量结果。 图5.5-4 测量周期简化框图 3. 测量两个信号源产生的脉冲之间的时间间隔 图5.5-5为E-312测量两个信号源产生的脉冲之间的时间间隔的简化框图。 这时, 时间闸门起始和终止两个脉冲分别从B、 C两通道输入, “功能”开关S1置“6”位即B-C, 根据需要选择时标开关S3的位置, 例如S3置“1”(0.1 μs)位, 闸门时间开关S2可处任意位置。 起始脉冲(开启闸门的脉冲)由B通道输入, 经放大整形后通过门电路G7、 G8加到门控双稳电路的输入门G1、 G2, 这时G2的一个输入端接-9 V而不通, 因此起始脉冲通过G1触发门控双稳电路, 使其翻转。 终止脉冲(关闭闸门的脉冲)从C通道输入, 经放大整形后通过门电路G10、 G11、 G3去触发门控双稳电路, 使其又翻转回到起始状态。 于是, 一门控输出脉冲加到时间闸门G5, 该脉冲的宽度为被测时间间隔Tx′。 晶振输出1 MHz信号经十倍频后得到10 MHz标准频率信号, 再经整形后通过与或门G4加到时间闸门G5, 在G5开启期间(即被测时间间隔Tx′)通过G5输入到计数器计数并用数码显示测量结果。 如显示“0023400”, 由S3位置(“1”, 0.1 μs)可知被测时间间隔Tx′=2340 μs, 即2.34 ms。 图5.5-5 测量时间间隔简化框图 5.5.4 计数器的发展动态 E-312是分立元件的电子计数式频率计, 属早期的定型产品, 它计数速度慢, 可测频率范围为10 MHz以下, 测量精确度也不算高。 E-312A型通用计数器是采用大规模集成电路的仪器, 它的计数控制逻辑单元就是一片40脚的大规模集成电路ICM7226B, 它有一个功能输入端, 通过开关从该输入端送入特定的串行数字量, 即可按需要测量频率、 周期、 时间间隔、 A和B两路间的时间间隔、 频率比或进行计数等。 通过开关在“闸门时间”(周期倍乘)输入端送入特定的数字量, 可按需要选择闸门时间或周期倍乘。 计数结果接到8位发光二极管显示器显示。 同时还有BCD码等输出供记录或打印, 标准频率由5 MHz晶振倍频提供。 图5.5-6 E-312A型通用计数器的原理框图 因E-312A采用了大规模集成电路, 故仪器体积、 重量、 耗电量等都大为减小, 可靠性高。 E-312A与E-312的工作原理相似, 技术指标略有改进。 被测信号从A输入端或B输入端输入, 经输入通道加到计数、 控制逻辑单元。 通过面板上开关控制选取A通道信号或B通道信号, 或者两者同时加到计数器。 E-312A型通用计数器的技术指标如下: (1) 测频: 1 Hz~10 MHz。 (2) 最小输入电压: 正弦波时为30 mV(有效值), 脉冲波时为0.1 V(峰-峰值)。 (3) 闸门时间: 10 ms, 0.1 s, 1 s, 10 s。 (4) 周期测量范围: 10 s~0.4 μs, 倍乘×1, ×10, ×100, ×103。 (5) 标准频率: 5 MHz, 晶振倍频10 MHz。 (6) 准确度和稳定度: ±5×10-8。 5.6 测量频率的其他方法 计数式频率计测量频率的优点是测量方便、 快速、 直观, 测量精确度较高; 缺点是要求较高的信噪比, 一般不能测调制波信号的频率, 测量精确度还达不到晶振的精确度, 且计数式频率计造价较高。 1. 电桥法测频 电桥法测频是指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。 交流电桥能够达到平衡, 电桥的四个臂中至少有两个电抗元件, 其具体的线路有多种形式。 文氏电桥线路 该电桥的复平衡条件为 (5.6-1) 即 (5.6-2) 令式(5.6-2)左端实部等于R3/R4, 虚部
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