第5章频率时间测量-3.ppt

5.5 电子计数法测量时间间隔 时间间隔测量误差分析 　　【例1】　某计数器最高标准频率fcmax=10 MHz。若忽略标准频率误差与触发误差， 则当被测时间间隔Tx′=50 μs 时， 其测量误差为 电子测量技术 第*页 第五章 频率与时间的测量 5.1 频率和时间的基本概念 5.2 电子计数器的组成原理和测量功能 5.3 电子计数法测量频率√ 5.4 电子计数法测量周期√ 5.5 电子计数法测量时间间隔 5.6 高分辨时间和频率测量技术 5.7 频率稳定度测量和频率比对 5.8 时频测量技术 5.9 时间和频率的其他测量方法 周期是频率的倒数。 电子计数器能测量信号的频率。 电子计数器也能测量信号的周期。 原理上的相似之处及不等同点。 5.4 电子计数法测量周期 ◆原理：“时标计数法”周期测量。 对被测周期Tx，用已知的较小单位时间刻度T0（“时标”）去量化，由Tx所包含的“时标”数N即可得到Tx。即 该式表明，“时标”的计数值N可表示周期Tx。也体现了时间间隔（周期）的比较测量原理。 5.4 电子计数法测量周期 5.4.1 电子计数法测量周期的原理 5.4 电子计数法测量周期 ◆实现：由Tx得到闸门；在Tx内计数器对时标计数。 ——Tx由B通道输入，内部时标信号由A通道输入（A通道外部输入断开）。 ◆原理框图： 5.4.1 电子计数法测量周期的原理 5.4 电子计数法测量周期 5.4.1 电子计数法测量周期的原理 ◆例如：时标T0=1us，若计数值N=10000，则显示的Tx为“10000”us，或“10.000”ms。如时标T0=10us，则计数值N=1000，显示的Tx为 “10.00”ms。 请注意：显示结果的有效数字末位的意义，它表示了周期测量的分辨力（应等于时标T0 ）。为便于显示，多档时标设定为10的幂次方。 ◆测量速度与分辨力：一次测量时间即为一个周期Tx，Tx愈大(频率愈低)则测量时间愈长；计数值N与时标有关，时标愈小分辨力愈高。 5.4.1 电子计数法测量周期的原理 5.4.1 电子计数法测量周期的原理 5.4.2 周期测量的误差分析 1）误差表达式 ◆由测周的基本表达式： 根据误差合成公式，可得： 式中， 和 分别为量化误差和时标周期误差。 由 (Tc为晶振周期，k为倍频或分频比)， 有： 5.4.2 周期测量的误差分析 1）误差表达式 而计数值N为： 所以， 5.4.2 周期测量的误差分析 2）量化误差的影响 ◆例如， 某计数式频率计|Δfc|/fc=2×10-7， 在测量周期时， 取Tc=1 μs， 则当被测信号周期Tx=1 s时， 有 其测量精确度很高， 接近晶振频率的准确度。 当Tx=1 ms (即fx=1000 Hz)时， 测量误差为 当Tx=10 μs(即fx=100 kHz)时， 有 5.4.2 周期测量的误差分析 2）量化误差的影响 ◆由测周的误差表达式： 其中，第一项即为量化误差。它表示Tx愈大（被测信号的频率愈低），则量化误差愈小，其意义为Tx愈大则计入的时标周期数N愈大。另外，晶振的分频系数k愈小，则时标周期愈小，在相同的Tx内计数值愈大。 此外，第二项为标准频率误差，通常也要求小于测量误差的一个数量级，这时就可作为微小误差不予考虑。 5.4.2 周期测量的误差分析 2）量化误差的影响 ◆为减小量化误差，应增加计数值N，但也需注意不可使其溢出。 例如：一个6位的计数器，最大显示为999999,当用T0=1us的时标测量Tx=10s(fx=0.1Hz)时,应显示us或“10.000000”s,显然溢出。 5.4.2 周期测量的误差分析 3）减小测量误差 ◆可以减小Tc(增大fc)。 这受到实际计数器计数速度的限制。 在条件许可的情况下， 应尽量使fc增大。 把Tx扩大m倍 形成的闸门时间宽度为mTx， 以它控制主门开启， 实计数 计数器的计数结果为： 5.4.2 周期测量的误差分析 3）减小测量误差 计数器的计数结果为： 由于ΔN=±1， 并考虑上式， 因此 所以 上式表明量化误差降低为原来的1/m。扩大待测信号的周期为mTx， 这在仪器上称做“周期倍乘”， 通常取m为10i(i=0, 1, 2, …)。 5.4.2 周期测量的误差分析 测频和测周的比较： 测频率和测周期的原理及其误差的表达式都是相似的。 信号的流通路径则完全不同。 测频率时， 标准时间由内部基准即晶体振荡器产生。 测量周期时， 信号的流通路径和测频