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电子测量与检验

电子测量与检验. 第三章 部件的测量与检验. 任务 3.7 振荡电路频率的测量与检验. 任务 1 ：振荡电路输出频率的测量. TA. N. T B =NT A. A 输入通道. 计数信号. 主门. 计数显示单元. TB. 门控信号. B 输入通道. 触发信号. 门控双稳. 控制电路. 逻辑控制单元. 晶体振荡器. 分频或倍频器. 闸门时间信号. 时标信号. 时基单元. 知识链接. 计数器 五大组成单元：主门、输入通道、计数显示单元、逻辑控制单元、时基单元。 结构框图如下：. 任务 1 ：振荡电路输出频率的测量. 要求：

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Presentation Transcript

  1. 电子测量与检验 第三章 部件的测量与检验

  2. 任务3.7振荡电路频率的测量与检验 • 任务1：振荡电路输出频率的测量

  3. TA N TB=NTA A输入通道 计数信号 主门 计数显示单元 TB 门控信号 B输入通道 触发信号 门控双稳 控制电路 逻辑控制单元 晶体振荡器 分频或倍频器 闸门时间信号 时标信号 时基单元 知识链接 计数器 五大组成单元：主门、输入通道、计数显示单元、逻辑控制单元、时基单元。结构框图如下：

  4. 任务1：振荡电路输出频率的测量 要求： 用电子计数器测量4060芯片 7、5、4、6、14、13、15、1、2、3管脚的输出频率

  5. 分组练习

  6. 分组汇报 汇报内容： 1、编写测试任务单 2、电子计数器的使用步骤。 3、展示测试任务单，展示测量数据。

  7. 教师点评 知识链接

  8. 抽样要求： 采用GB/T2828对实验板进行测量与检验，N=400，AQL=1.0%，IL=Ⅰ，正常一次抽样方案 检验要求： 电路有正弦波输出，且波形无失真。 • 任务2： • 振荡电路实验板的测量与检验

  9. 知识链接

  10. 分组练习

  11. 分组汇报 汇报内容： 1、编写测试任务单 2、如何组建测试系统，电子计数器使用步骤、基本原理。 3、展示测量数据。

  12. 教师点评

  13. 布置下次课任务： • 预习 扫频仪 • 作业5.8

  14. 知识链接

  15. 第5章 电子计数器 返回 课程目录

  16. 内容提要 电子计数器是应用最广泛的数字化仪器，也是最重要的电子测量仪器之一。 ＊本章内容主要有： ●电子计数器的分类和基本组成 ●电子计数器测量频率、周期、频率比等的原理； ●电子计数器的测量误差。

  17. 5.1 概述 5.1.1 测量方法 频率：周期性电信号在单位时间(s)内重复变化的次数。 周期：重复变化一次所需要的时间。 时间的两种含义：时刻、间隔 1、频率测量 （1）直接法（2）比较法（3）计数器法 2、时间测量 电子计数器是一种最常见、最常用的频率和时间测量仪器。

  18. 5.1.2 电子计数器的分类 1、通用计数器：测量频率、频率比、周期、时间间隔、累加计数。 2、频率计数器：测频和计数。测频范围宽。 3、计算计数器：带有计算功能的计数器

  19. TB TA A输入通道 计数信号 主门 计数显示单元 门控信号 B输入通道 触发信号 门控双稳 控制电路 逻辑控制单元 晶体振荡器 分频或倍频器 闸门时间信号 时标信号 时基单元 5.2 通用电子计数器的基本组成 TB=NTA N 五大组成单元：主门、输入通道、计数显示单元、逻辑控制单元、时基单元。结构框图如下：

  20. 计数脉冲A & Y 闸门脉冲B 一、A、B输入通道 作用:将被测信号进行放大、整形，使其变成标准脉冲。 A通道：计数脉冲通道。 B通道：闸门信号通道。输出脉冲信号作门控双稳的触发脉冲。 二、主门 主门又称闸门，它控制计数脉冲信号能否进入计数器。 A , B=1 0 , B=0 Y=AB 三、时基单元 由晶体振荡器、分频及倍频电路组成，用以产生标准时间信号。有两类：闸门时间信号（测频）和时标（测周期）。

  21. 四、控制单元 能产生各种控制信号去控制和协调通用计数器各单元的工作，以使整机按一定的工作程序自动完成测量任务。 使得每次测量都按照一下次序进行：准备、计数、显示、复零、准备下次测量。 五、计数及显示电路 本单元用于对主门输出的脉冲计数并以十进制显示计数结果。

  22. TX fx 放大整形电路 输入A 主门 十进制计数器 KfTS 晶振 分频器(Kf) 门控电路 显示器 Kf 5.3 通用电子计数器的测量原理 一、测量频率 频率定义为一个周期性过程在单位时间内重复的次数。因此，只要在特定的时间间隔t内，测出这个过程的周期数N，即可求出频率 。 TB 原理框图如图所示： NTX TB KfTS NTx=TB; f x=N/ Kf Ts=N/TB; TB= Kf Ts, 称为闸门时间 结论： f x=N/TB= N/Kf*Ts

  23. 结论 f x=N/TB 1、如果主门开启时间TB恰为1s，则计数结果N就是被测信号频率(单位为Hz)；如开启时间为0.1s．则被测频率为10N Hz。 2、从频率的测量原理可知，用电子计数器测量频率的实质就是用Tx(=1／fx)和T’s/(=KfTs)相比较(即用Tx对T’s进行量化)，也就是fx与f ’s 相比较，从而求出fx的方法。所以，它属于比较法测量的范畴。 3、在仪器内部，闸门的开启时间TB一般都设计为10ns（n为整数），并且使闸门开启时间TB 的改变与显示屏上小数点位置的移动同步进行，使用者无须对计数结果进行换算，即可直接读出测量结果。例如被测信号频率为100kHz，闸门时间选l s时，N=100000，显示为100．000kHz;若闸门时间选0.1s，则N=10000，显示为100．00 kHz。测量同一个信号频率时，将闸门时间延长，使计数结果增多，由于小数点自动定位．测量结果不变；但有效数字位增加，因而使测量精度提高。

  24. Ts/m N 倍频器(m) 晶振 主门 计数显示 TX TX fx 放大整形电路 门控电路 输入B （B通） 二、测量周期 原理如图： Tx=NTs/m Ts/m称为时标信号 周期是频率的倒数，因此，测量周期时可以把测量频率时的计数信号和门控信号的来源相对换来实现。

  25. N TA fA 放大整形电路 主门 计数显示 输入A A通道 TB TB fB 放大整形电路 门控电路 输入B B通道 三、测量频率比 原理所示： 一定保证fA﹥fB。 N=TB/TA=fA / fB

  26. 晶振 分频或倍频器 主门 计数显示 门控电路 A 放大整形电路 u1 A通道 合 分 放大整形电路 B u2 B通道 四、测量时间间隔 原理框图如下图所示： 测量时，利用A、B输入通道分别控制门控双稳电路的启动和复原。 1)在测量两个输入信号的时间间隔时，将开关S置于“分”位置； 2)在测量同一个输入信号内的时间间隔时，将开关S置于“合”位置，两输入通道并联，被测信号由此公共输入端输入，调节两个通道的触发斜率和电平可测量脉冲信号的脉冲宽度、前沿等参数。

  27. 输入A开始 输入B终止 门控信号 td Ts 时标 N 被计时标数 A、B两信号间的时间间隔 td=N Ts 输入信号A 输入信号B

  28. td N 50%A 输入信号 输入A开始 输入B终止 门控信号 Ts 时标 被计时标数 脉冲宽度的测量 Td=N Ts

  29. 输入 放大整形电路 主门 计数显示 A通道 门控电路 启动 停止 （人工触发） 五、累加计数 累加计数是电子计数器的基本功能之一。 原理框图如下图所示：

  30. 计数显示 倍频器 闸门 晶振 分频器 门控电路 六、自校（自检） 在正式测量前，为了检验仪器工作是否正常，一般电子计数器都设有自校功能。原理与测量频率基本相同。 原理框图如下图所示： Ts’=Ts/m m Ts T=Kf Ts Kf K T · f S = = · N K m f T S m

  31. N=6 N=7 闸门时间T 5.4 电子计数器的测量误差 一、 误差来源 1、量化误差 量化误差又称计数误差，产生的原因是由于主门的开启和计数脉冲的到来在时间上是随机的。因此，在相同的主门开启时间内，计数器对同样的脉冲串进行计数时，计数结果不一定相同，因而产生了误差。 这种误差是利用计数原理进行测量的仪器所固有的，不可避免。 如下图所示： 特点是不论计数值N多大，其绝对误差都是±1。 相对误差为： D ± N 1 g = ´ = ´ 100 % 100 % N N N

  32. 2、标准频率误差 电子计数器在测量频率和时间时都是晶体振荡器产生的各种标准时间为时间信号基准的。显然，如果标准时间信号不准或不稳定，则会产生测量误差，此误差称为标准频率误差。 3、触发误差 在输入通道将信号转换为标准脉冲时，存在各种干扰和噪声的影响，同时用作整形的施密特电路进行转换时，电路本身的触发电平还可能产生漂移，从而引入触发误差。 误差大小与被测信号的大小和转换电路的信噪有关。 理想状态 存在干扰和噪声

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