计数器工作原理分析课件.ppt

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1、1 电子计数法测量频率,1.1 电子计数法测频原理,1.基本原理,根据频率的定义，若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则该信号的频率为：,门电路复习：,同理“或”门、与非、或非门等也有类似功能。,由图可见：,因此,实现了测频原理：“定时计数”,实质：比较法,重点掌握,2组成框图,下图是计数式频率计测频的框图。它主要由下列四部分组成。,1)时基（T）电路,两个特点：,(1)标准性 闸门时间准确度应比被测频率高一数量级以上，故通常晶振频率稳定度要求达10-610-10。（恒温糟）,(2)多值性 闸门时间T不一定为1秒，应让用户根据测频精度和速度的不同要求自由选择。例如：,1kHz 100Hz 1

2、0Hz 1Hz 0.1Hz 1ms 10 ms 0.1s、1s、10s 等。,门控（双稳）电路：,2)输入电路,由放大整形电路和主门电路组成。,被测输入周期信号（频率为fx，周期为Tx）经放大、整形、微分得周期Tx的窄脉冲，送主门的一个输入端。,3)计数显示电路,这部分电路的作用，简单地说，就是计数被测周期信号重复的次数，显示被测信号的频率。它一般由计数电路、逻辑控制电路、译码器和显示器组成。,4)控制电路,控制电路的作用是产生各种控制信号，去控制各电路单元的工作，使整机按一定的工作程序完成自动测量的任务。在控制电路的统一指挥下，电子计数器的工作按照“复零一测量显示”的程序自动地进行，其工作流

3、程如右图所示。,1.2 误差分析计算,误差传递公式,可对式,求得,计数误差,时基误差,1.量化误差计数误差、1误差,在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既便在相同的主门开启时间T，计数器所计得的数却不一定相同。可能多1个或少1个的1误差，这是频率量化时带来的误差故称量化误差，又称脉冲计数误差或1误差。,黑门进8个脉冲,红门进7个脉冲,误差合成定理,2.闸门时间误差（时基误差、标准时间误差）,闸门时间不准，造成主门启闭时间或长或短，显然要产生测 频误差。闸门信号T是由晶振信号分频而得。设晶振频率为fc（周期为Tc），则有,=1

4、10-7110-10,1.3 结论,1.计数器直接测频的误差主要有两项,即1误差和标准频率误差一般总误差可采用分项误差绝对值合成，即,2.测量低频时，由于1误差产生的测频误差大得惊人,例如，fx=10Hz，T=1s，则由1误差引起的测频误差可达10，所以，测量低频时不宜采用直接测频方法。,2 电子计数法测量时间,本节介绍时间量的测量主要是指与频率对应的周期、相位及时间间隔等时间参数，重点讨论周期的测量。,2.1 电子计数法测量周期的原理,由右图可得,2.2 电子计数器测量周期的误差分析,1.量化误差和基准频率误差,与分析电子计数器测频时的误差类似，这里,，根据,误差传递公式可得,根据上图所示的

5、测周原理，可得,而N=1,2.触发转换误差,测周时，还有一项触发转换误差必须考虑。,3 中界频率,研究量化误差（1误差）对测频和测周的影响。,测频、测周误差相等的频率称为中界频率。,将两个,量化误差表达式联立可得,式中，,为中界频率，,为标准频率，T为闸门时间。,图中给出了不同闸门时间：0.1s、1s、10s和不同标准频率：10MHz、100MHz、1000MHz三种情况的交叉曲线。现以T=1s，,=100MHz为例，可查知,=10kHz。,因此，当,宜测频；,当,，宜测周。,这给使用带来不便，要查知所用状态下的中界频率，是当前通用计数器的缺点，下面将介绍采用双路计数器的方法，对测频或测周都能实现等精度测量。,4 等精度测频（同步测频）,