頻率計(jì)測頻原理

1、頻率計(jì)測頻原理第1頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四由圖可見：因此實(shí)現(xiàn)了測頻原理：“定時(shí)計(jì)數(shù)”實(shí)質(zhì)：比較法 圖4.3 測頻的原理與門ABT1sTNTxC1s重點(diǎn)掌握第2頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四2組成框圖 圖4.4是計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測頻的框圖。它主要由下列四部分組成。t0BC00ttTTxDE0tTxN0AtTx 時(shí)基電路計(jì)數(shù)一 輸入電路 分 頻 顯示 晶 振 門 控 主門控制電路 ABCDE第3頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四1)時(shí)基（T）電路兩個(gè)特點(diǎn)：(1)標(biāo)準(zhǔn)性 閘門時(shí)間準(zhǔn)確度應(yīng)比被測頻率高一數(shù)量級(jí)以上，故通常晶振頻

2、率穩(wěn)定度要求達(dá)10-610-10。（恒溫糟）(2)多值性 閘門時(shí)間T不一定為1秒，應(yīng)讓用戶根據(jù)測頻精度和速度的不同要求自由選擇。例如： 1kHz 100Hz 10Hz 1Hz 0.1Hz 1ms 10 ms 0.1s、 1s、 10s 等。 門控（雙穩(wěn)）電路： TT第4頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四2)輸入電路 由放大整形電路和主門電路組成。 被測輸入周期信號(hào)（頻率為fx，周期為Tx）經(jīng)放大、整形、微分得周期Tx的窄脈沖，送主門的一個(gè)輸入端。 圖4.5 輸入電路工作波形圖ustttt0000A輸入(T0或Fx )放大整形微分第5頁，共17頁，2022年，5月20日，4

3、點(diǎn)58分，星期四3)計(jì)數(shù)顯示電路 這部分電路的作用，簡單地說，就是計(jì)數(shù)被測周期信號(hào)重復(fù)的次數(shù)，顯示被測信號(hào)的頻率。它一般由計(jì)數(shù)電路、邏輯控制電路、譯碼器和顯示器組成。 4)控制電路 控制電路的作用是產(chǎn)生各種控制信號(hào)，去控制各電路單元的工作，使整機(jī)按一定的工作程序完成自動(dòng)測量的任務(wù)。在控制電路的統(tǒng)一指揮下，電子計(jì)數(shù)器的工作按照“復(fù)零一測量顯示”的程序自動(dòng)地進(jìn)行，其工作流程如圖4.6所示。 準(zhǔn)備期（復(fù)零，等待）顯示期（關(guān)門，停止計(jì)數(shù)）測量期（開門，計(jì)數(shù)）圖4.6 電子計(jì)數(shù)器的工作流程圖第6頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四1.2 誤差分析計(jì)算由第二章誤差傳遞公式（2.45）可

4、對(duì)式（4.2） 求得 （4.3） 計(jì)數(shù)誤差時(shí)基誤差第7頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四1.量化誤差計(jì)數(shù)誤差、1誤差在測頻時(shí)，主門的開啟時(shí)刻與計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間關(guān)系是不相關(guān)的，即是說它們?cè)跁r(shí)間軸上的相對(duì)位置是隨機(jī)的。這樣，既便在相同的主門開啟時(shí)間T，計(jì)數(shù)器所計(jì)得的數(shù)卻不一定相同?？赡芏?個(gè)或少1個(gè)的1誤差，這是頻率量化時(shí)帶來的誤差故稱量化誤差，又稱脈沖計(jì)數(shù)誤差或1誤差。 N=1 N=fxT圖4.7 量化誤差3467521834675218 T(a)(1)(2)黑門進(jìn)8個(gè)脈沖紅門進(jìn)7個(gè)脈沖第8頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四誤差合成定理2.閘門時(shí)間誤

5、差（時(shí)基誤差、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間誤差） 閘門時(shí)間不準(zhǔn)，造成主門啟閉時(shí)間或長或短，顯然要產(chǎn)生測 頻誤差。閘門信號(hào)T是由晶振信號(hào)分頻而得。設(shè)晶振頻率為fc（周期為Tc），則有 =110-7110-10 石英晶體性能和切割方式-生產(chǎn)廠 石英振蕩器的輸出頻率準(zhǔn)確度決定 溫度的影響-單、雙層恒溫糟 振蕩電路的質(zhì)量-電路優(yōu)化設(shè)計(jì) 第9頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四1.3 結(jié)論1.計(jì)數(shù)器直接測頻的誤差主要有兩項(xiàng) 即1誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差一般總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對(duì)值合成，即 （4.9） 2.測量低頻時(shí)，由于1誤差產(chǎn)生的測頻誤差大得驚人例如，fx= 10Hz，T=1s，則由1誤差引起的測頻誤差可

6、達(dá)10，所以，測量低頻時(shí)不宜采用直接測頻方法。第10頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四2 電子計(jì)數(shù)法測量時(shí)間本節(jié)介紹時(shí)間量的測量主要是指與頻率對(duì)應(yīng)的周期、相位及時(shí)間間隔等時(shí)間參數(shù)，重點(diǎn)討論周期的測量。 2.1 電子計(jì)數(shù)法測量周期的原理 t0BC00ttTxTxDE0tTcTcNTxTx由右圖可得輸入電路A 分 頻 門 控 主門倍 頻 晶 振 輸入電路B TxuxBCDE第11頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四2.2 電子計(jì)數(shù)器測量周期的誤差分析1.量化誤差和基準(zhǔn)頻率誤差與分析電子計(jì)數(shù)器測頻時(shí)的誤差類似，這里 ，根據(jù)誤差傳遞公式可得 （4.11） 根據(jù)

7、圖4.10所示的測周原理，由式（4.10）可得 而N=1 （4.12） 第12頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四第13頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四2.觸發(fā)轉(zhuǎn)換誤差測周時(shí)，還有一項(xiàng)觸發(fā)轉(zhuǎn)換誤差必須考慮。 第14頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四 3 中界頻率研究量化誤差（1誤差）對(duì)測頻和測周的影響。測頻、測周誤差相等的頻率稱為中界頻率。將兩個(gè)量化誤差表達(dá)式聯(lián)立可得 式中， 為中界頻率， 為標(biāo)準(zhǔn)頻率，T為閘門時(shí)間。 令 則 因 故 第15頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)58分，星期四圖4.14中給出了不同閘門時(shí)間：0.1s、1s、10s和不同標(biāo)準(zhǔn)頻率：10MHz、100MHz、1000MHz三種情況的交叉曲線?，F(xiàn)以T=1s， =100MHz為例，可查知 =10kHz。 100MHz圖4.14 測頻量化誤差與測周量化誤差1Hz1KHz1MHz10-810-710-610-510-410-310-210-1110ST=1