电子测量技术第五章数字式频率计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第5章 数字式频率计,5.1 概述,5.1.1 数字式频率计的类型与频率测量范围,低端从10 Hz开始，其高端依不同的类型而定。按测频范围来分，数字式频率计可分为低速、中速、高速三大类。,5.1.2 数字式频率计的技术指标,测试功能,频率范围,输入特性,A.输入灵敏度,B.最大输入电压,C.输入阻抗输入,测量准确度,石英晶体的频率稳定度,闸门时间和时标,显示方式,输出,5.2 数字式频率计的根本工作原理,5.2.1 数字式频率计的组成,图5.1 数字式频率计的根本组成,图5.2 输入通道结构框图,(1)输入通道,(2)闸门,(3)时间基准,T,产生电路,(4)逻辑控制电路,(5)计数显示电路,5.2.2 数字式频率计测频原理,图5.3 工作启程图,图5.4 频率测量框图,假设某一信号在T秒时间内重复变化了N次，那么根据频率的定义，可知该信号的频率fx为,5.2.3 测频误差分析,(1)量化误差(1误差),图5.5 脉冲计数误差示意图,(2)闸门时间误差(标准频率误差),(3)结论,提高晶振频率的准确度和稳定度，以减小闸门时间误差。,扩大闸门时间,T,或倍频被测信号频率，以减小1误差。,被测信号频率较低时，采用测周期的方法测量。,5.2.4 数字式频率计的其他根本测量功能,(1)测量周期,类似测量频率时的分析，可以证明测量周期的最大相对误差为,图5.6 测量周期框图,(2)结论,提高晶振频率的准确度和稳定度。,倍频晶振频率或对被测信号分频(即扩大闸门时间)以减小1误差。,被测量信号周期较低时，采用测频方法测量。,(3)测量频率比,(4)测量时间间隔,(5)自校,5.2.5 单片ICM7226B通用计数器,(1)ICM7226B内部逻辑框图,图5.7 频率比测量框图,图5.8 时间间隔测量框图,图5.9 自校方框图,图5.10 ICM7226B内部逻辑框图,1)测频率,2)测周期,3)测频率比,4)测时间间隔,(2)ICM7226B的引脚,5.3 HWS3342多功能计数器,5.3.1 主要技术指标,频率测量,周期测量：范围0.5 s1 s；分辨力0.001 s；误差为时基精度触发误差。,计数：计数容量108，两信号的时间间隔大于0.1 s。,灵敏度：50 MHz以下为50 mV；50 MHz以上为100 mV。,输入阻抗：1 M。,最大输入：10100 MHz为50 V；400 Hz100 kHz为20 V；100 kHz100 MHz为5 V。,时基：频率为10 MHz，精度为510,-,6,，日频率稳定度为510,-,6,。,显示：七位七段LED显示，具有溢出指示，闸门指示及前位零消隐。,5.3.2 整机框图,5.3.3 整机电路工作原理,(1)输入信号通道,图5.11 HWS3342多功能计数器整机框图,图5.12 HWS3342数字频率计输入信号通道,(2)十分频和信号控制,(3)数字局部,(4)使用,本仪器外部可调部件较少，使用简单，只需注意以下几点：,输入信号的幅度最好在0.13 V之间，过小灵敏度低，测量不稳定，出现跳字；过大那么容易使阻抗变换器过载。,图5.13 HWS3342数字频率计数字局部,图5.14 HWS3342数字频率计数字局部,为了提高测量精度，当被测频率较低时，应尽量选用长的闸门时间；当被测频率很低时，要采用测周期法。,当被测信号的信噪比较差时，应在输入端加低通滤波器。,为了保证机内晶体稳定，应防止温度有大的波动和机械振动，防止强的工业磁电干扰，仪器的接地应良好。,5.4 其他测量频率的方法,5.4.1 电桥法测频,电桥法测频即是利用电桥的平衡条件和被测信号频率有关这一特性来测频。,PA为指示电平平衡的检流计，该电桥的复平衡条件为,图5.15 文氏桥原理电路,令上式左端实部等于,R,3,/,R,4,，虚部等于零，得该电桥平衡的两个实平衡条件，即,由式(5.20)得,假设R1=R2=R，C1=C2=C，那么有,5.4.2 谐振法测频,谐振法测频就是利用电感、电容、电阻串联、并联谐振回路的谐振特性来实现测频。,对于图(a),串联谐振电路的固有谐振频率为,图5.16 谐振法测频原理电路,对于图(b),并联谐振电路的固有谐振频率近似为,图5.17 谐振电路的谐振曲线,