第章_时间频率测量.pptx

4.5 电子计数器的测量误差4.5.1 测量误差的来源 1）量化误差；2）触发误差；3）标准频率误差4.5.2 频率测量的误差分析 1）误差表达式；2）量化误差的影响； 3）实例分析4.5.3 周期测量的误差分析 1）误差表达式；2）量化误差的影响； 3）中界频率； 4）触发误差 4.5.2 频率测量的误差分析频率测量的误差表达式： 测周的误差表达式中界频率fm中界频率fm的确定11Txf0Txf04.5.3 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： 而计数值N为： 所以，Txf011Txf0Txf04.5.3 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： 而计数值N为： 所以，Txf011Txf0Txf04.5.3 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。◆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。11Txf0Txf04.5.3 周期测量的误差分析3）中界频率◆测频时，被测频率fx愈低，则量化误差愈大； 测周时，被测频率fx愈高，则量化误差愈大。 可见，在测频与测周之间，存在一个中界频率fm，使得测频、测周误差相等。 当fxfm时，应采用测频；当fxfm时，应采用测周方案。◆中界频率fm的确定 量化误差取决于计数值N，测频时; 测周时 。 令两式相等，并用Tm表示Tx： 于是，有： 或例：若Ts=1s,T0=1us，则fm=1kHz,在该频率上,测频与测周的量化误差相等。4）触发误差◆周期测量时触发误差的影响 ●尖峰脉冲 周期测量时，尖峰脉冲的干扰对测量结果的影响非常严重。如图，3）周期的测量原理框图：尖峰脉冲的干扰高频叠加干扰8：电子计数器测量误差要点6.测量周期误差(触发误差)触发误差：转换过程中，闸门时间不能准确地等于被测信号的周期。如图所示。被测信号上迭加有噪声、输入通道的整形电路的触发灵敏度变动或者触发电平漂移时，都会使触发时刻发生抖动，使得触发时刻提前或推迟4）触发误差◆周期测量时触发误差的影响 ●尖峰脉冲 周期测量时，尖峰脉冲的干扰对测量结果的影响非常严重。如图，测量误差为： ●分析 设输入为正弦波：,干扰幅度为Vn。 对触发点A1作切线ab，其斜率为 则， 可见， 愈小，即触发点愈陡峭，误差愈小。4）触发误差进一步推导触发点的斜率，如下：实际中，对正弦输入信号，常选择过零点为触发点（具有最陡峭的斜率），则触发点电压VB满足：于是，有：若考虑在一个周期开始和结束时可能都存在触发误差，分别用 表示，并按随机误差的均方根合成，得到： ●结论：测周时为减小触发误差，应提高信噪比。4.5.3 周期测量的误差分析4）触发误差◆频率测量时触发误差的影响 ●尖峰脉冲的干扰 尖峰脉冲只引起触发点的改变，对测频影响不大。 ●高频叠加干扰 产生错误计数。 ●措施 增大触发窗或减小信号幅度；输入滤波。 4.5.3 周期测量的误差分析4）触发误差◆频率测量时触发误差的影响 ●尖峰脉冲的干扰 如图，尖峰脉冲只 引起触发点的改变， 对测频影响不大。 ●高频叠加干扰 如图，产生错误计数。 ●措施 增大触发窗或减小信号幅度； 输入滤波。 本章小结1、时间与频率是最基本的一个参量。时间与频率基准的精确度是所有计量基准中最高的一种。本章首先给出时间和频率的基本概念以及时间和频率标准的建立。目前最常用的频率标准有两类：原子频率标准和高精度石英晶体振荡器。时间和频率的测量技术经历了一个从模拟到数字的发展过程，从早期的电桥法、谐振法、拍频法等到现在的计数法，测量的精度和范围都有巨大的提高。电子计数器是应用最为广泛的数字化仪器，也是最重要的电子测量仪器之一。 本章小结2、电子计数器按照功能分为：通用计数器、频率计数器、时间间隔计数器和