模块四 时间与频率的测量

模块四时间与频率的测量

§4-1数字式频率计

学习目标

1、了解数字式频率计的基本组成和主要技术指标

2、熟悉数字式频率计的测量原理

3、掌握数字式频率计的使用

数字式频率计是一种用电子学方法测出一定时间间隔内输入的脉冲数目，并以数字形式显示测量结果的测量仪表。数字式频率计的核心是电子计数器，其作用是在一定的时间间隔内进行累加计数，以完成各种测量。实际上，它还可以进行计数测量周期、平均周期、频率比、时间间隔、累订数、计时等其他操作。

一、数字式频率计的组成

数字式频率计一般由频率／电压（f／U）转换器和数字式电压基本表配合组成。f／U转换器的作用是将被测频率信号转换成直流电压，然后送入数字式电压基本表进行测量，其工作程序如图4-1-1所示。f／U转换器主要由6部分组成，各部分的名称及功能见表4-1。

图4-1-1 数字式频率计的工作方框图

表4-1 f／U转换器的组成及各组成部分的功能

从f／U转换器输出的、与被测频率成正比的直流电压直接送到数字式直流

电压表即可测量出被测信号的频率。

二、数字式频率计的工作原理

被测信号f x经放大整形后成为计数脉冲CP（如图4-1-2a和b所示），送到

控制门。由石英晶体振荡器产生的振荡信号经分频器分频后输出时间基准信号

T

，并打开控制门，如果控制门打开的时间正好是1s，则通过控制门送入计数器a

的CP脉冲个数，就是被测信号的频率。这就是数字式频率表的基本工作原理。

显然，频率表显示的是在T a这段时间内被测信号的平均值。

在数字式频率计中，控制门每打开一次，就完成一个测量过程，过程结束自

动回到零位，接着重复下一个测量过程。换句话说，控制门每开闭一次，显示器

就显示一次被测信号的频率，而且控制门开闭的时间间隔可以调节。于是，数字

式频率表就会以不同的速度重复闪动，显示出被测信号的频率。

图4-1-2 数字式频率表工作波形图

三、数字式频率计的使用

（一）HC-F1000L数字频率计的介绍

图4-1-2 前面板图

1．电源要求

（1）电源要求 AC220V ± 10％，50Hz单相，最大消耗功率10W。

（2）测量前预热20min以保证晶体振荡的频率稳定。

2．前面板特性

前面板图如图4-1-2所示。

（1）电源开关（POWER）仪器220V电源开关。

（2）复位按钮（RESET）整机复位。当仪器工作不正常时，可按复位按钮。（3）功能健FA A通道测频功能。用于1Hz～100MHz信号频率的测量。（4）功能键FB B通道测频功能。用于100MHz～1GHz信号频率的测量。

（5）功能键PA A通道测周功能。用于1Hz～100MHz信号周期的测量。

（6）闸门时间0.001s（GT 0.001s）测量时闸门开启时间为0.001s，测量结果为六位。

（7）闸门时间0.01s（GT 0.01s）测量时闸门开启时间为0.01s，测量结果为七位。

（8）闸门时间0.1s（GT 0.1s）测量时闸门开启时间为0.1s，测量结果为八位。

（9）低通滤波（LPF OUT／IN） A通道低通滤波器，截至频率约100kHz。

（10）衰减（ATT ×1／×20） A通道衰减，截止频率约100KHz。

（11）闸门指示灯指示灯亮表示闸门开启。

（12）溢出指示灯指示灯亮表示测量结果溢出，超过正常测量范围。

（13）显示屏 8位LED数码管显示测量结果。

（14）HZ 频率测量结果的单位为Hz。

（15）KHZ 频率测量结果的单位为KHz。

（16）MHZ 频率测量结果的单位为MHz。

（17）μs 周期测量结果的单位μs。

（18）A通道输入端通道阻抗为1MΩ，35PF。输入频率低于100MHz的信号。

（19）B通道输入端通道阻抗为50Ω.输入频率为100MHz～1GHz的信号。

3．后面板特性

后面板图如图4-1-3所示。

图4-1-3 后面板图

（1）标频输出端输出内标频信号，f0＝10MHz，TTL电平。

（2）电源输入端 220v±10％交流，50Hz市电。

（3）保险 0.3A。

（二）HC-F1000L数字频率计的使用

1、测试前的准备

（1）把仪器电源插头和供电插座连接，检查后面板内外接选择开关位置，一般开关置于“内接”位置，如图4-1-4所示。

图4-1-4

【小提示】

确认市电电压在220V±10%范围内，方可将电源插头插入本机后面面板的电源插座内

（2）打开电源开关,此时仪器对数码管每段进行测试,单位指示灯全部亮。5s后进入测量状态。如果功能开关和闸门时间开关未设置，则显示全0，单位指示灯全亮。需对仪器进行正确的设置，如图4-1-5所示。

图4-1-5

2、频率测量

（1）首先把输入信号接至输入A通道输入端，如图4-1-6所示。

图4-1-6

【小提示】

当被测信号频率范围在f x＝1Hz～100MHz时用A输入通道

（2）估计被测信号的幅度。若信号幅度大于10V，将衰减器打至“×20”，以防烧坏通道电路，如图4-1-7所示。

图4-1-7

【小提示】

可选择不同的闸门时间得到所需要的分辨率

（3）设定功能开关在FA位置，如图4-1-8所示。

图4-1-8

【小提示】

当被测信号频率范围在100MHZ~1GHZ时用FB输入通道，把输入信号接至输入FB插座；设置频率FB功能开关；使用门时选择开关选择所需要的分频率.

（4）接入信号源，如图4-1-9所示。

图4-1-9

【小提示】