數(shù)字頻率計的測試電子課件

《電子測試技術(shù)應(yīng)用（儀器儀表）》課程教學資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院新聯(lián)電子熊貓電子P1-5數(shù)字頻率計的測試教學目標

1.能理解數(shù)字頻率計的工作原理

2.掌握數(shù)字示波器的性能、參數(shù)、使用方法和注意事項

3.學會使用數(shù)字(存儲)示波器

4.能理解被測對象技術(shù)指標

5.學會分析處理測量數(shù)據(jù)

6.學會撰寫測量報告工作任務(wù)

1.敘述數(shù)字頻率計的工作過程

2.對數(shù)字頻率計進行校準

3.編制測量工藝文件

4.能用相關(guān)儀器儀表對數(shù)字頻率計進行測量

5.記錄、分析、處理測量數(shù)據(jù)

6.撰寫測量報告數(shù)字頻率計的測試一、數(shù)字頻率計的主要技術(shù)參數(shù)1.電源電壓交流220V/50Hz2.頻率測量范圍10～9999Hz3.輸入信號電壓幅度>300mV4.輸入信號波形任意周期信號5.顯示位數(shù)4位6.被測頻率誤差<5%數(shù)字頻率計的測試二、數(shù)字頻率計調(diào)試儀器1.儀表選擇

1）DS1102C數(shù)字存儲示波器1臺

2）數(shù)字萬用表（如BT9013）1臺

3）函數(shù)信號發(fā)生器（如：EE1641B）1臺數(shù)字頻率計的測試二、數(shù)字頻率計調(diào)試儀器

2.主要儀器介紹DS1102C數(shù)字存儲示波器

1）DS1102C數(shù)字存儲示波器的面板結(jié)構(gòu)

數(shù)字頻率計的測試二、數(shù)字頻率計調(diào)試儀器

2.主要儀器介紹DS1102C數(shù)字存儲示波器

2）DS1102C型數(shù)字示波器顯示界面

數(shù)字頻率計的測試二、數(shù)字頻率計調(diào)試儀器

2、主要儀器介紹DS1102C數(shù)字存儲示波器3）DS1102C主要性能指標（1）數(shù)字頻率計的測試二、數(shù)字頻率計調(diào)試儀器

2.主要儀器介紹DS1102C數(shù)字存儲示波器3）DS1102C主要性能指標（2）數(shù)字頻率計的測試三、數(shù)字示波器工作原理

示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標準信號源組成。數(shù)字頻率計的測試三、數(shù)字示波器工作原理

數(shù)字示波器首先將被測信號抽樣和量化，變?yōu)槎M制信號存貯起來，再從存貯器中取出信號的離散值，通過算法將離散的被測信號以連續(xù)的形式在屏幕上顯示出來。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1.DS1102C數(shù)字示波器使用初步

1）波形顯示的自動設(shè)置DS1102C系列數(shù)字示波器具有自動設(shè)置的功能。根據(jù)輸入的信號，可自動調(diào)整電壓倍率、時基、以及觸發(fā)方式至最好形態(tài)顯示。應(yīng)用自動設(shè)置要求被測信號的頻率大于或等于50Hz，占空比大于1％。使用自動設(shè)置步驟：①將被測信號連接到信號輸入通道。②按下AUTO按鈕。示波器將自動設(shè)置垂直，水平和觸發(fā)控制。如需要，可手工調(diào)整這些控制使波形顯示達到最佳。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1.DS1102C數(shù)字示波器使用初步

2）垂直系統(tǒng)基本操作如圖所示，在垂直控制區(qū)（VERTICAL）有一系列的按鍵、旋鈕。下面的練習逐步引導您熟悉垂直設(shè)置的使用。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1、DS1102C數(shù)字示波器使用初步

2）垂直系統(tǒng)基本操作測量技巧：如果通道耦合方式為DC，您可以通過觀察波形與信號地之間的差距來快速測量信號的直流分量。如果耦合方式為AC，信號里面的直流分量被濾除。這種方式方便您用更高的靈敏度顯示信號的交流分量。模擬通道垂直位置恢復到零點快捷鍵

旋動垂直旋鈕不但可以改變通道的垂直顯示位置，更可以通過按下該旋鈕作為設(shè)置通道垂直顯示位置恢復到零點的快捷鍵。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1、DS1102C數(shù)字示波器使用初步

2）垂直系統(tǒng)基本操作改變垂直設(shè)置，并觀察因此導致的狀態(tài)信息變化。

可以通過波形窗口下方的狀態(tài)欄顯示的信息，確定任何垂直檔位的變化。轉(zhuǎn)動垂直旋鈕改變“Volt/div（伏/格）”垂直檔位，可以發(fā)現(xiàn)狀態(tài)欄對應(yīng)通道的檔位顯示發(fā)生了相應(yīng)的變化。Coarse/Fine（粗調(diào)/微調(diào)）快捷鍵切換粗調(diào)/微調(diào)不但可以通過此菜單操作，更可以通過按下垂直旋鈕作為設(shè)置輸入通道的粗調(diào)/微調(diào)狀態(tài)的快捷鍵按CH1、CH2、MATH、REF屏幕顯示對應(yīng)通道的操作菜單、標志、波形和檔位狀態(tài)信息。再次按此通道按鍵關(guān)閉當前選擇的通道。Coarse/Fine（粗調(diào)/微調(diào)）快捷鍵

切換粗調(diào)/微調(diào)不但可以通過此菜單操作，更可以通過按下垂直旋鈕作為設(shè)置輸入通道的粗調(diào)/微調(diào)狀態(tài)的快捷鍵。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1、DS1102C數(shù)字示波器使用初步

3）水平系統(tǒng)基本操作如圖所示，在水平控制區(qū)（HORIZONTAL）有一個按鍵、兩個旋鈕。下面的練習逐漸引導您熟悉水平時基的設(shè)置。使用水平旋鈕改變水平檔位設(shè)置，并觀察因此導致的狀態(tài)信息變化。

轉(zhuǎn)動水平旋鈕改變“s/div（秒/格）”水平檔位，可以發(fā)現(xiàn)狀態(tài)欄對應(yīng)通道的檔位顯示發(fā)生了相應(yīng)的變化。水平掃描速度從2ns*至50s，以1－2－5的形式步進。Delayed（延遲掃描）快捷鍵

水平旋鈕不但可以通過轉(zhuǎn)動調(diào)整“s/div（伏/格）”，更可以按下切換到延遲掃描狀態(tài)。數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字示波器的基本操作

1、DS1102C數(shù)字示波器使用初步

3）水平系統(tǒng)基本操作

使用水平旋鈕調(diào)整信號在波形窗口的水平位置。

水平旋鈕控制信號的觸發(fā)位移。當應(yīng)用于觸發(fā)位移時，轉(zhuǎn)動水平旋鈕時，可以觀察到波形隨旋鈕而水平移動。觸發(fā)點位移恢復到水平零點快捷鍵

水平旋鈕不但可以通過轉(zhuǎn)動調(diào)整信號在波形窗口的水平位置，更可以按下該鍵使觸發(fā)位移（或延遲掃描位移）恢復到水平零點處。名詞解釋

觸發(fā)位移：指實際觸發(fā)點相對于存儲器中點的位置。轉(zhuǎn)動水平旋鈕，可水平移動觸發(fā)點。

數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1.DS1102C數(shù)字示波器使用初步

3）水平系統(tǒng)基本操作按MENU按鈕，顯示Horizontal菜單。在此菜單下，可以開啟/關(guān)閉延遲掃描或切換Y－T、X－Y和ROLL模式，還可以設(shè)置水平觸發(fā)位移復位。

數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1.DS1102C數(shù)字示波器使用初步

4）觸發(fā)系統(tǒng)基本操作如圖所示，在觸發(fā)控制區(qū)（TRIGGER）有一個旋鈕、三個按鍵。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1、DS1102C數(shù)字示波器使用初步

4）觸發(fā)系統(tǒng)基本操作用調(diào)整觸發(fā)電平的位置轉(zhuǎn)動旋鈕，可以發(fā)現(xiàn)屏幕上出現(xiàn)一條桔紅色的觸發(fā)線以及觸發(fā)標志，隨旋鈕轉(zhuǎn)動而上下移動。停止轉(zhuǎn)動旋鈕，此觸發(fā)線和觸發(fā)標志會在約5秒后消失。在移動觸發(fā)線的同時，可以觀察到在屏幕上觸發(fā)電平的數(shù)值發(fā)生了變化。觸發(fā)電平恢復到零點快捷鍵

旋動垂直旋鈕不但可以改變觸發(fā)電平值，更可以通過按下該旋鈕作為設(shè)置觸發(fā)電平恢復到零點的快捷鍵。

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數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

1、DS1102C數(shù)字示波器使用初步

4）觸發(fā)系統(tǒng)基本操作按下50%按鈕，使觸發(fā)電平設(shè)在觸發(fā)信號幅值的垂直中點。按下FORCE按鈕,強制產(chǎn)生一觸發(fā)信號，主要應(yīng)用于觸發(fā)方式中的“普通”和“單次”模式。按下MENU鍵，會出現(xiàn)如下所示菜單。觸發(fā)模式包含，邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)、斜率觸發(fā)、交替觸發(fā)、視頻觸發(fā)、碼型觸發(fā)（混合信號示波器）、持續(xù)時間觸發(fā)等。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

2.DS1102C數(shù)字示波器使用高級操作請參看教材相關(guān)內(nèi)容。

3.示波器使用注意事項：數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

1)示波器指標中的帶寬如何理解？

帶寬是示波器的基本指標，和放大器帶寬的定義一樣，是所謂的－3dB點，即，在示波器的輸入加正弦波，幅度衰減為實際幅度的70.7%時的頻率點稱為帶寬。也就是說，使用100MHz帶寬的示波器測量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有0.707V。這還只是正弦波的情形。因此，我們在選擇示波器的時候，為達到一定的測量精度，應(yīng)該選擇信號最高頻率5倍的帶寬。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

2)影響示波器工作速度的因素有哪些？

簡單地來說示波器的原理都差不多，前端是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，后端是計算機處理。影響示波器速度主要有兩方面，一是從前端數(shù)采到后端處理的數(shù)據(jù)傳輸，一般都是用總線傳輸，另一個是后端的處理方式。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

3)在使用示波器時如何消除毛刺？

如果毛刺是信號本身固有的，而且想用邊沿觸發(fā)同步該信號（如正弦信號），可以用高頻抑制觸發(fā)方式，通?？赏皆撔盘?。如果信號本身有毛刺，但想讓示波器慮除該毛刺，不顯示毛刺，通常很難做到?？梢栽囍褂孟拗茙挼姆椒?，但不小心可能也會把信號本身慮掉一部分信息。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

4)如何捕捉并重現(xiàn)稍失的瞬時信號？要捕獲瞬時信號可參照如下設(shè)置：觸發(fā)類型選擇邊沿，觸發(fā)方式設(shè)置成單次方式，信號置為上升觸發(fā)，并將觸發(fā)電平調(diào)到適當值。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

5)示波器使用中探頭應(yīng)該注意些什么？

示波器的使用中探頭一般往往被大家忽略，無源探頭由于測量范圍寬，價格便宜，同時可以滿足大多的測量要求，因而得到廣泛的使用，無源探頭的選擇應(yīng)該與所用示波器的帶寬一致。更換探頭，探頭交換通道的時候，必須進行探頭補償調(diào)整，達到與輸入通道的匹配。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

6)測量中如何應(yīng)用觸發(fā)釋抑？有何作用？觸發(fā)釋抑的含義是暫時將示波器的觸發(fā)電路封閉一段時間（即釋抑時間），在這段時間內(nèi)，即使有滿足觸發(fā)條件的信號波形點示波器也不會觸發(fā)，示波器的觸發(fā)部分的作用就是穩(wěn)定的顯示波形，觸發(fā)釋抑也是為了穩(wěn)定顯示波形而設(shè)置的功能。主要針對大周期重復而在大周期內(nèi)有很多滿足觸發(fā)條件的不重復的波形點而專門設(shè)置的。數(shù)字頻率計的測試四、數(shù)字示波器的基本操作

3.示波器使用注意事項：

7)示波器正常，能看到掃描線，但是觀察被測信號卻沒有信號波形產(chǎn)生?

有三個原因?qū)е拢?/p>

1)從通道1輸入信號，但是不小心打開的卻是通道2；

2)信號耦合方式（AC-GND-DC）選擇接地位置上。

3)確認信號已經(jīng)產(chǎn)生且正常輸入示波器BNC接口數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

1．電路組成框圖數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析

1）電源與整流穩(wěn)壓電路框圖中的電源采用50Hz的交流市電。市電被降壓、整流、穩(wěn)壓后為整個系統(tǒng)提供直流電源。系統(tǒng)對電源的要求不高，可以采用串聯(lián)式穩(wěn)壓電源電路來實現(xiàn)。

數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析

2）全波整流與波形整形電路

本頻率計采用市電頻率作為標準頻率，以獲得穩(wěn)定的基準時間。按國家標準，市電的頻率漂移不能超過0.5Hz，即在1％的范圍內(nèi)。用它作普通頻率計的基準信號完全能滿足系統(tǒng)的要求。全波整流電路首先對50Hz交流市電進行全波整流，得到如圖5-18（a）所示100Hz的全波整流波形。波形整形電路對100Hz信號進行整形，使之成為如圖5-18（b）所示100Hz的矩形波。數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析測試點1，可以測得+5V的直流信號。測試點2，可以測得圖(b)的矩形波。數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析

3）分頻器分頻器的作用是為了獲得1S的標準時間。電路首先對圖18(b)所示的100Hz信號進行100分頻得到如圖5-19（a）所示周期為1S的脈沖信號。然后再進行二分頻得到如圖5-19（b）所示占空比為50％脈沖寬度為1S的方波信號，由此獲得測量頻率的基準時間。利用此信號去打開與關(guān)閉控制門，可以獲得在1S時間內(nèi)通過控制門的被測脈沖的數(shù)目。二分頻可以采用觸發(fā)器來實現(xiàn)。

數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析100Hz信號經(jīng)過U1、U3A、U3C構(gòu)成的100分頻，得到周期為1s的脈沖信號。經(jīng)過U2A74HC109將波形二分頻為脈寬為1s占空比為50%的周期信號。數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析

4）信號放大、波形整形電路為了能測量不同電平值與波形的周期信號的頻率，必須對被測信號進行放大與整形處理，使之成為能被計數(shù)器有效識別的脈沖信號。信號放大與波形整形電路的作用即在于此。信號放大可以采用一般的運算放大電路，波形整形可以采用施密特觸發(fā)器。

數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析被測信號經(jīng)過放大，限幅，再經(jīng)過U1A施密特觸發(fā)器整形為0～5V的方波信號,送至后面電路進行測量.用示波器可以在測試點5,看到整形后的被測波形.數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析5）控制門控制門用于控制輸入脈沖是否送計數(shù)器計數(shù)。它的一個輸入端接標準秒信號，一個輸入端接被測脈沖?？刂崎T可以用與門或或門來實現(xiàn)。當采用與門時，秒信號為正時進行計數(shù)，當采用或門時，秒信號為負時進行計數(shù)。

數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析控制門電路,由U3B74HC11構(gòu)成,由測試點4輸入的1S閘門時間控制與門打開時間為1S,被測信號經(jīng)過5腳輸入到與門,在閘門開啟時間內(nèi)輸出到12腳,送往后面電路計數(shù).數(shù)字頻率計的測試五、數(shù)字頻率計基本原理

2．原理圖分析

6）計數(shù)器計數(shù)器的作用是對輸入脈沖計數(shù)。根據(jù)設(shè)計要求，最高測量頻率為9999Hz，應(yīng)采用4位十進制計數(shù)器?？梢赃x用現(xiàn)成的10進制集成計數(shù)器。7）鎖存器在確定的時間（1S）內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果（被測信號頻率）必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。鎖存器的作用是通過觸發(fā)脈沖控制，將測得的數(shù)據(jù)寄存起來，送顯示譯碼器。鎖存器可以采用一般的8位并行輸入寄存器，為使數(shù)據(jù)穩(wěn)定，最好采用邊沿觸發(fā)方式的器件。8）顯示譯碼器與數(shù)碼管顯示譯碼器的作用是把用BCD碼表示的10進制數(shù)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動數(shù)碼管正常顯示的段信號，以獲得數(shù)字顯示。選用顯示譯碼器時其輸出方式必須與數(shù)碼管匹配。

數(shù)字頻率計的測試計數(shù)器電路:U4A、U4B、U3A、U3B2片CD4318構(gòu)成4位十進制計數(shù)器，最大可計數(shù)9999.數(shù)字頻率計的測試鎖存器電路：U6、U7構(gòu)成了兩個8位的鎖存電路，當1S計數(shù)信號結(jié)束后，鎖存器鎖存計數(shù)器的數(shù)值。數(shù)字頻率計的測試譯碼顯示電路：U8、U9、U10、U114片CD4511構(gòu)成了顯示譯碼驅(qū)動電路，將數(shù)字送給數(shù)碼管顯示輸出。數(shù)字頻率計的測試六、數(shù)字頻率計測量

1.測試接線圖：數(shù)字頻率計的測試六、數(shù)字頻率計測量

2.調(diào)試步驟

1）檢查所測電路的電源是否連接正確；

2）檢查儀器儀表與被測件之間的連接是否正確。

3）接線檢查無誤后，打開數(shù)字頻率計電源。

4）電源測試將與變壓器連接的電源插頭插入220V電源，用數(shù)字萬用表檢測穩(wěn)壓電源的輸出端（測試點1W7805輸出）電壓，正常值應(yīng)為＋5V±5%。如果輸出電壓不對，應(yīng)仔細檢查相關(guān)電路，消除故障。穩(wěn)壓電源輸出正常后，接著用示波器檢測產(chǎn)生基準時間的全波整流電路輸出波形。正常情況應(yīng)觀測到如圖5-18（b）所示波形。數(shù)字頻率計的測試六、數(shù)字頻率計測量

2.調(diào)試步驟

5）基準時間檢測關(guān)閉電源后，插上全部IC。依次用示波器檢測測試點2（U1B④腳），波形如5-18（a）所示，頻率為100Hz；測試點3（U3A?腳）波形如圖5-19（a），周期為1s；測試點4（U2A⑥⑦腳）的波形如5-19（b），周期為2s，占空比為50%。如無輸出波形或波形形狀不對，則應(yīng)對U1、U3、U2各引腳的電平或信號波形進行檢測，消除故障。測試點3波形測試點4波形數(shù)字頻率計的測試六、數(shù)字頻率計測量

2.調(diào)試步驟

6）輸入信號檢測從被測信號輸入端輸入幅值在1V左右頻率為1KHz左右的正弦信號，用示波器監(jiān)測輸入波形的頻率和幅值的正確性。

用示波器的“AUTO”自動測量，監(jiān)測輸入信號波形。數(shù)字頻率計的測試六、數(shù)字頻率計測量

2.調(diào)試步驟

7）輸入放大與整形電路檢測用示波器檢測測試點5U1A②腳的波形，為頻率為1KHz的方波信號，正常情況下，可以觀測到與輸入頻率一致、信號幅值為5V左右的矩形波。如觀測不到輸出波形，或觀測到的波形形狀與幅值不對，則應(yīng)檢測這一部分電路，消除故障。如該部分電路正常，或消除故障后頻率計仍不能正常工作，則檢測控制門。數(shù)字頻率計的測試六、數(shù)字頻率計測量

2.調(diào)試步驟

8）控制門檢測檢測控制門測試點6（U3C②腳）信號波形，正常時，每間隔1S時間，可以在熒屏上觀