电子测量技术教学课件ppt作者夏哲雷第4章课件.ppt

* 电子计数器的分类 ⑴通用计数器： 可测量频率、频率比、周期、时间间隔、累加计数等。其测量功能可扩展。 ⑵频率计数器： 其功能限于测频和计数,但测频范围往往很宽 ⑶时间计数器： 以时间测量为基础,可测量周期、脉冲参数等,其测时分辨力和准确度很高。 ⑷特种计数器: 具有特殊功能的计数器。包括可逆计数器、序列计数器、预置计数器等。用于工业测控 * 主要技术指标 ⑴测量范围: mHz~GHz。 ⑵准确度: 可达10-9以上。 ⑶晶振频率及稳定度:晶体振荡器是电子计数器的内部基准,一般要求高于所要求的测量准确度的一个数量级(10倍)。 输出频率为1MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz等,普通晶振稳定度为10-5,恒温晶振达10-7~10-9。 ⑷输入特性: 包括耦合方式(DC、AC)、触发电平(可调)、灵敏度(10~100mV)、输入阻抗(50Ω低阻和1M Ω//25pF高阻)等。 ⑸闸门时间(测频): 有1ms,10ms,100ms,1s,10s。 ⑹时标(测周): 有10ns、100ns、1ms、10ms。 ⑺显示: 包括显示位数及显示方式等。 4.4 计数器性能的改进 * 计数器的改进 计数器的改进主要体现在减小测量误差方面,在计数器发展中提出若干从电路结构上的改进措施。 最突出的是运用了μP和IC技术的微机化等相对误差计数器,它是计数器最重要的改进之一。 为减少和避免误触发,缩小±1误差的影响也采用了某些措施。 * 微机化等相对误差计数器 传统计数器在测低频信号时不能用测频方式,测高频信号时不能用测周方式,否则 ±1误差会很大 微机化等相对误差计数器的原理如简图,它既可以测周期又可以测频率。 电路中有S和C两个计数器,分别对被测信号S和已知时钟信号C进行计数。 * 微机化等相对误差计数器 被测信号周期 测周误差 * 微机化等相对误差计数器 被测信号频率 测频误差 对于微机化等相对误差计数器,测频和测周相对误差表达式相同。 这个相对误差与被测信号的频率或周期无关,只与在确定闸门时间内对时钟信号的计数值有关。 * 提高计数器准确度的常见措施 克服计数错误的常见措施 克服计数错误最主要的就是避免触发整形电路中发生误触发。 触发整形电路工作不正常,必然导致闸门时间不对或者计数脉冲个数不对,最终造成测量结果错误。 * 提高计数器准确度的常见措施 减小计数误差的电路改进措施 由于计数误差或者说±1误差往往是计数器误差的主要成分,所以减小它就成为改进的重要方面。 在通常情况下计数误差为±1／N,一方面前面讨论了不少增大N的方法,另一方面人们也考虑能否在减小“l”的影响上做文章。 * 内插扩展法 为测量时间间隔 Tx＝Nτ＋Δt1－Δt2 T的测量与普通计数器相同, Δt1和Δt2采用内插法来测量,即用两个内插器将Δt1和Δt2分别扩展1000倍,然后再在扩展后的时间间隔内,对同一时钟脉冲进行计数,故被测时间间隔 * 游标法 游标法是利用机械测量中游标卡尺的概念来求Δt1和Δt2 游标法使用两种频率非常接进的时钟信号f 和 f1 Tx＝Nτ＋ Δt1－Δt2 ＝Nτ＋N1(τ1－τ)－N 2 (τ2－τ) * 电子计数器的发展 测量方法的不断发展：模拟?数字技术?智能化 测量准确度和频率上限是电子计数器的两个重要指标,电子计数器的发展体现了这两个指标的不断提高及功能的扩展和完善。 例子： 通道:两个225MHz通道,也可选择第三个12.4GHz通道 每秒12位的频率分辨率、150ps的时间间隔分辨率。 测量功能：包括频率、频率比、时间间隔、上升时间、下降时间、相位、占空比、正脉冲宽度、负脉冲宽度、总和、峰电压、时间间隔平均和时间间隔延迟。 处理功能：平均值、最小值、最大值和标准偏差。 4.5 调制域分析 * 调制域分析概述 “调制域”是八十年代末提出的新概念。 调制域为人们观测信号提供了一个新的窗口,一些在时域和频域无法观察到的现象,如下图所示的锁相环路中压控振荡器中(VCO)的频率阶跃响应。 锁相环中的频率阶跃响应 * 调制域分析的关键技术 调制域分析主要是研究频率随时间变化情况,因此其关键的技术是要实现动态连续地测量频率 电子计数器的工作流程图 “死区”时间,不能连续不断地进行测频 准备期 复零，等待 显示期 关门停止计数 测量期 开门，计数 * ZDT计数器 通用电子计数器存在“开门计数”之外丢失被测信号的“死区”时间,不能连续不断地进行测频。 无死区时间计数器(简称ZDT计数器),解决了动态连续测量变化频率的难题。 * 调制域分析 本章小结 时间和频率的标准都是建立在原子频标基