电子测量与仪器课件第七章频率和时间测量及仪器1课件.ppt

第7章 频率和时间测量及仪器7.1 概述; 7.1.1 无源测频法 (直读法） 主要包括谐振法、电桥法和频率-变换电压法等方法。 1. 谐振法 图7.1所示为谐振法测频基本原理 图。被测信号经互感M与LC串联谐振 回路进行松耦合，改变可变电容器C， 使回路发生串联谐振。谐振时回路电流I达到最大。被测频率fx可用下式计算: （7-1） 式中，f0为谐振回路的谐振频率，L、C分别为谐振回路谐振电感和谐振电容。 ;2. 电桥法 凡是平衡条件与频率有关的任何电桥都可用来测频，但要求电桥的频率特性尽可能尖锐。测频电桥的种类很多，常用的有文氏电桥、谐振电桥和双T电桥 频率-电压变换法测频就是先把频率变换为电压或电流，然后以频率刻度的电压表或电流表来指示被测频率。图7.2(a)为频率-电压变换法测正弦波频率原理框图。首先把正弦信号变换为频率与之相等的尖脉冲uA，然后加至单稳多谐振荡器，产生频率为fx、宽度为τ、幅度为Um的矩形脉冲列uB(t)，如图7.2(b)所示;脉冲形成; 可见，当Um、τ一定时，Uo指示就构成频率—电压变换 型直读式频率计，电压表直接按频率刻度。该频率计最高频 率可达几兆赫。 ;7.1.2 比较法 有源比较测频法主要包括拍频法和差频法。 1.拍频法 拍频法是将被测信号与标准信号经线性元件（如耳机、电压表）直接进行叠加来实现频率测量的，其原理电路如图7.3所示。 ;7.2 电子计数器概述 7.2.1 分类 按其测试功能的不同，电子计数器分为以下几类： （1）通用电子计数器 （2）频率计数器 （3）计算计数器 （4）特种计数器;7.2.2 基本组成：;7.2.3 主要技术指标 1.测试功能 2.测量范围 3.输入特性 （1）输入耦合方式：有AC和DC两种方式 （2）触发电平及其可调范围 （3）输入灵敏度 （4）最高输入电压 （5）输入阻抗（输入阻抗包括输入电阻和输入电容）。 4. 测量准确度 ;5.闸门时间和时标 闸门时间和时标由标准时间电路产生的信号决定。可以提供的闸门时间和时标信号有多种。 6.显示及工作方式 （1）显示位数 （2）显示时间 （3）显示器件 （4）显示方式 7.输出 ???出是指仪器可输出的时标信号种类、输出数码的编码方式及输出电平。; 7.3 通用电子计数器 7.3.1 测量频率 周期性信号在单位时间内重复的次数称为频率，即 f=N/T 式中，T为时间，单位为“s”；N为在时间T内周期性现象的重复次数。 电子计数器测频原理框图如图7.6所示。被测信号经过放大整形，形成重复频率为mfx的计数脉冲，作为闸门的输入信号。门控电路的输出信号称为门控信号，控制着闸门的启闭，闸门开启时间等于分频器输出信号周期KfTs。只有当闸门开启（图中假设门控信号为高电平）时，计数脉冲才能通过闸门进入十进制计数器去计数，设计数结果为N。则存在关系：; N=KfTsfx ; 如果被测信号经过放大整形，再经过m次倍频，则满足： N=mKfTsfx 式中，N为闸门开启期间十进制计数器计出的计数脉冲个数；fx为被测信号频率，其倒数为周期Tx；Ts为晶振信号周期；m为倍频次数；Kf为分频次数，调节Kf的旋钮称为“闸门时间选择”（或“时基选择”）开关，与Ts的乘积等于闸门时间。 为了使N值能够直接表示fx，常取mKfTs=1ms、10ms、0.1s、1s、10s等几种闸门时间。即当闸门时间为1×10ns(n为整数)，并且使闸门开启时间的改变与计数器显示屏上小数点位置的移动同步进行时，无需对计数结果进行换算，就可直接读出测量结果。 ; 7.3.2 测量周期 频率的倒数就是周期，电子计数器测量周期的原理与测频原理相似，其原理框图如图7.7所示。; 门控电路由经放大整形、分频后的被测信号控制，计数脉冲是晶振信号经倍频后的时间标准信号（即时标信号）。存在关系： N=mKfTx/Ts 式中，Tx与Kf的乘积等于闸门时间；Kf为分频器分频次数，调节的Kf旋钮称为“周期倍乘选择”开关，通常选用10n，如×1、×10、×102、×103等，该方法称为多周期测量法；Ts为晶振信号周期，fs为晶振信号频率；Ts/m通常选用1ms、1μs、0.1μs、10ns等，改变Ts/m大小的旋钮称为“时标选择”开关。;由上述分析得知，通用电子计数器无论是测频还是测周，其测量方法是依据闸门时间等于计