《电子测量与仪器》教学课件-第四章时频测量.PPT

2.短期频率稳定度频域定义——用相位噪声来表征 由噪声引起的信号相位起伏[见式(4.37)]，等效于一个噪声源 的相位调制，因而称作相位噪声。这样，一个实际信号在频 域中不再是一根离散的谱线，而是以调制边带的形式，在标 称频率上、下两侧扩展(如图4.39所示)，使得信号频谱不纯． 所以，在频域内可用各种谱密度来表征短期频率不稳定度， 其中常用： 单边带(SSB)相位噪声L(f) 在实际测量中，常用单边带SSB (Single Side Band)相位噪声来 表征短期频率稳定度。 图4.39 实际信号的频谱 P f f0 相位噪声的定义与测量方法。 SSB相位噪声L (f )定义为：偏离载频fo为f 处，在每赫兹带宽 的单边带功率PSSB与载波功率P0之比，通常用dB表示，图 4.40为其示意图。 （4.46） 图4.40 SSB相位噪声示意图 P0 4.7 调制域测量 4.7.1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,例如,图4.44所示的锁相环路中压控振 荡器中(VCO)的频率阶跃响应。 图4.43 一个频率跳变信号的三维波形 F V T 调制域 频域 时域 图4.44 锁相环中的频率阶跃响应 t f 0 f2 f1 2.相位测量 相位差的测量，见图4.16。 则 对应的相位可以计得 图4.16 相位差的测量 tφ φ · · T 360o t 测相位要求两信号：同频 同幅 3.脉冲时间参数测量 图4.17 脉冲宽度测量模式 τ ② ③ ④ 起始脉冲 门控信号 终至脉冲 ⑤ 触发器输出 ① 输入信号 0.5 tr 0.1 0.9 脉冲上升时间测量模式 4.4 通用计数器 4.4.1 概述 电子计数器问世于五十年代初期，它是出现最早、发展最快的 —类数字式仪器。今天的电子计数器与其初期相比，面貌已焕 然一新。 4.4.2 通用计数器的功能 通用计数器系列产品很多，但大多都具有：测量频率、周期、多周期平均、时间间隔、自检、频率比、累加计数、计时等功能。这些功能在前面大多已介绍，这里仅对自检、频率比、累加计数等进行补充说明。 1.自检 这里有自检的方便条件 仪器自检的重要性（如测自装振荡器的频率） 输入电路A 分 频 门 控 主 门 倍 频 晶 振 k次 N …… fc T=k/fc T N n次 f0=1/T0 =nfc =fc T0 NT0=T N=T/T0=k/fc×nfc =kn = × = T0 这里有无±1误差？ 实际原理框图： 图4.18 自检原理方框图 ×2 1ms ÷5 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 ×10 晶振 5MHz 10ns 100ns 1μs 10μs 100μs 1ms 10ms 100ms 1s 10s 0 1 2 1 3 1S 闸门时间选择 时标信号选择 门控双稳 主门 计数、显示 N=100000000 2.频率比(A／B)的测量 频率比A／B是加于A、B两路的信号源的频率比值。根据频率 和周期的测量原理， 图4.19 频率比测量原理方框图 B 0 1 2 1 3 TB 主门 计数、显示 门控双稳 放大、整形 放大、整形 A fA TB TB TA 3.累加计数(计数A的测量) 累加计数是在一定的时间内(通常是比较长的时间内，如自动 统计生产线上的产品数量)记录A信号（如产品通过时传感器 产生的光电信号）经整形后的脉冲个数。 图4.20 累加计数原理框图 0 1 2 1 3 起始 主门 计数、显示 门控双稳 放大、整形 A 开门 时间 停止 停止 起始 4.4.3 单片通用计数器 本专业首届8024班两位女同学（张伟、杨琪）1984年在广州七所毕业设计题目 溢出 累加计数 5G7226B 量程输入 控制输入 功能输入 复位输入 保持输入 输入A 输入B D1 D8 a~g 复位 保持 频率 频率 比 自检 时间间隔 周期 100p 10K V+ K2 K1 22MΩ 10M V+ V+ 39p 39p V+ 100KΩ 10K 10K S2 S1 0.01S 0.1S 1S 10S 外振荡允许S3 选择S4 外加小数点S4 测量显示S7 消隐显示S6 dp 7 7 7 7 7 7 7 7 图4.21 累加计数的原理方框图 E312A型通用计数器的技术指标为： 测频范围：1Hz~10MHz 最小输入电压：正弦波时为30mV，脉冲波时为0.1V（峰-峰值） 闸门时间：10ms，0.1s，1s，10s 周期测量范围：10s