频率时间测量

测频
BB输输入入 fx
放放大大整整形形
Tx
周期
测测周周
倍乘器
《电子测量技术》
闸闸门门输输出出
5 时间和频率的测量
5.2.2 电子计数器测周的最大 允许误差分析
测周的最大允许误差
ΔN 1 NN
量化误差
触发误差
N Tx Tx Ts KTc
ΔTx ( ΔN ΔTs ΔTN )
Biblioteka Baidu 5 时间和频率的测量
5.1.2 电子计数器测频的最大 允许误差分析
测频的最大允许误差
量化相对误差
Δf x fx
( ΔN N

ΔT T
)
主门时间 相对误差
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5 时间和频率的测量
1. 计数误差
计数误差（±1误差、量化误差）
测量频率时，在相同的主门时间内， 计数器计数值不一定相同，这样产生的 误差称为量化误差。
(1)
t
(2)
A输入
tr
时标选择
晶振
倍频器 分频器
放大 整形
tw
N
主门
计数 显示
TI
B输入 C输入
触发沿选择
+
触发器
S
+
触发器
-
起始 t1 触发器
终止 触发器
门控 双稳
t2
《电子测量技术》
控制 逻辑电路
本节结束
5 时间和频率的测量
5.2.4 频率比的测量
N TB fA
N
TA fB
A 输入 fA
Δfc
ΔT Δfc
T
fc
时基误差在数值上等于晶振 输出标准频率的相对误差，只是符号相反。
5 时间和频率的测量
3. 测频最大允许误差
Δfx ( ΔN ΔT ) ( 1 Δfc )
fx
NT
T fx
fc
Δfx ( 1 Δfc )
fx
T fx fc
减小最大允许误差的方法：
ΔN 1
原因： 量化误差的产生是不可避免的，是由于 主门的开启时间与被测计数脉冲之间的时间 关系不相关引起的。
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的测量
计数误差
ΔN 1
1

N
N T fx
计数值N越大时，量化相对误差就越小。
当fx一定时，增大主门时间T，可以减小量 化相对误差。
主门时间一定，被测信号的频率愈高，量 化相对误差就越小。
测周 测周
晶晶振振
放大整形形 计数脉冲 主主门门
十计进数制 器计数显示 显示器
时标 产生器
TB 门控信号
门门控控双双稳稳 触触发发器器
复发零生脉控器冲制逻辑电记记路忆忆控控制制
外外标标
fB
BB输输入入
测测频频
放大整形 放大整形形
测测周周
时基信号
分周频期 器 倍乘器
闸闸门门输本输出节出结束
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Tx
hTx fc h Vm
《电子测量技术》
5 时间和频率的测量
5.2.3 时间间隔、相位差的测量
A输入
B输入 C输入
时标选择
晶振
倍频器 分频器
放大 整形
主门
T
触发沿选择
+
触发器
S
+
触发器
-
起始 t1 触发器
终止 触发器
门控 双稳
t2
N
计数 显示
控制 逻辑电路
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T NTs
5 时间和频率的测量
《电子测量技术》
5 时间和频率的测量
ΔTx Tx
( KTc Tx

Δfc fc
1
10n
Vn ) Vm
减小测周最大允许误差的方法：
减小时标信号的周期Ts，即减小K值。
提高晶振频率的准确度和稳定度。
利用周期倍乘法（将主门时间由Tx扩大为hTx ）。
ΔTx ( KTc Δfc 1 Vn )
Tx
N
Ts
Tx
ΔN KTc
N
Tx
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时标信号相对误差
ΔTs ΔTc Δfc
ΔTN Tx
1
10n
• Vn Vm
Ts
Tc
fc
5 时间和频率的测量
测周的最大允许误差
ΔTx Tx
( KTc Tx

Δfc fc

1 10n

Vn ) Vm
周期较大的信号，应采用测周法测量。 周期较小的信号，应采用测频法测量。
晶晶振振
外外标标
时基标 发产生器
测测频频
BB输输入入
《电子测量技术》
放大整形形 测周
门门控控双双稳稳 触触发发器器
复发零生脉控器冲制逻辑电记记路忆忆控控制制
时标信号
T
分周频期 器 倍乘器
闸闸门门输输出出
5 时间和频率的测量
5.1.1 电子计数器的测频原理
fx

N T

N KTc
fx
计数脉冲
（信号产生）
5 时间和频率的测量
2. 时基误差（标准频率误差）
时基误差是指由于主门时间不准造成 主门的启、闭时间或长或短，从而引起 的测频误差。
时基误差大小主要由石英晶体 振荡器输出频率的准确度决定。
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的测量
设晶振频率为fc，分频系数为K，则主门时间为：
K T KTc fc
ΔT

K fc2
5 时间和频率的测量
5.1 电子计数器测量频率
电子计数器的测频原理 电子计数器测频的最大 允许误差分析 频率比的测量
《电子测量技术》
5 时间和频率的测量
5.1.1 电子计数器的测频原理
f N T N
Tx
Tx 测频
A 输fx入
测周 测周
放大整形形 计数脉冲
T
主主门门
门控信号
十进制计数显示 显示器 计数器
闸门时间
晶振周期 分频器输出
（晶振 fc分频）
T
分频系数
门控信号
T
N
闸门时间应合理选择。
主门输出
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小数点的定位
• 闸门时间 T=1s， 计数 N=100000； 则 fx 100 .000 KHz
• 闸门时间 T=0.1s，计数 N=10000； 则 fx 100 .00 KHz
5 时间和频率的测量
5.3 电子计数器
电子计数器的发展概述 电子计数器的分类 电子计数器的主要技术性能指标 电子计数器的组成
《电子测量技术》
5 时间和频率的测量
5.3.1 电子计数器的发展概述
三阶段：
外差式和谐振式阶段
（20世纪40年代）
数字式阶段
被测信号频率 低时，不宜采用测频 法直接测量频率，而 应采用测周期的方法 间接测量频率。
提高晶振频率的准确度和稳定性，增大闸 门时间。
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5 时间和频率的测量
5.2 电子计数器测量时间
电子计数器的测周原理 电子计数器测周的最大 允许误差分析 时间间隔的测量
《电子测量技术》
5 时间和频率的测量
5.2.1
电子计数器的测周原理
时标信号的周期
Tx NTs
Ts
N
Ts
Tx NTs
NKTc
A 输入
测周 测周
A输入 Tc
晶晶振
外外T标标x
放放大大整整形形 计数脉冲 主主门门
十计十进 数进制 器制器计数显示 显示器
时标选择
倍时频标 器 分产生 频器
Tx
门控信号
门门控控双双稳稳 触触发发器器
复复发 发零零生生脉脉控器器冲冲制逻辑电记记路忆忆控控制制