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1、学习情境学习情境12 使用电子计数器测使用电子计数器测试时间和频率参数试时间和频率参数二、时间与频率的原始基准 3.原子时(AT)n n当原子在当原子在E2、E1两个能级之间跃迁时，就会两个能级之间跃迁时，就会吸收或释放出一定频率的电磁振荡能量吸收或释放出一定频率的电磁振荡能量，其，其频率大小为：频率大小为：f=(E2E1)/h由于能级数值是高度准确的，因而所发出的由于能级数值是高度准确的，因而所发出的频率也是十分准确的。频率也是十分准确的。二、时间与频率的原始基准 3.原子时(AT)n n1967年年10月第月第10届国际计量大会正式通过了届国际计量大会正式通过了秒的定义：秒的定义：“秒是秒
2、是Cs133原子基态的两个超精原子基态的两个超精细结构能级之间跃迁频率相应的射线持续细结构能级之间跃迁频率相应的射线持续9192631770个周期的时间个周期的时间”。n n以此为标准定出的时间标准称为原子时以此为标准定出的时间标准称为原子时(记记作作AT)，其准确度为，其准确度为10-13量级。又被称作一量级。又被称作一级原子频率标准。级原子频率标准。二、时间与频率的原始基准 3.原子时(AT)n n 石英晶体振荡器石英晶体振荡器n n由于由于石英晶体具有很高的稳定性石英晶体具有很高的稳定性，它的振荡，它的振荡频率受外界因素的影响又较小，因而比较稳频率受外界因素的影响又较小，因而比较稳定。定
3、。n n采用了高品质因数的石英晶体和精密的恒温采用了高品质因数的石英晶体和精密的恒温设备后，短期稳定性可达设备后，短期稳定性可达110-10110-11/s，可作为二级频率标准。可作为二级频率标准。问题：问题：1与门的工作的原理是什么？2时间的数字转换是怎样完成的3频率的数字转换是怎样完成的？4比较这两种转换过程中，加在与门两端的信号有什么不同？5量化误差是怎样产生的？三、电子计数器工作原理 n n首先将时间或频率进行首先将时间或频率进行模拟量数字量模拟量数字量转换（转换（A-D），），n n然后对转换后的数字量（通常以脉冲个然后对转换后的数字量（通常以脉冲个数表示）数表示）进行计数进行计数，
4、n n最后把结果用最后把结果用数字直接显示数字直接显示出来。出来。三、电子计数器工作原理1.模数转换原理n n(1)模拟量和数字量模拟量和数字量n n模拟量的表现形式是模拟量的表现形式是“连续的连续的”，包括两个方，包括两个方面的含义：面的含义：时间上，随时间时间上，随时间连续连续变化；数变化；数值上，数值也是值上，数值也是连续连续可变的。可变的。如，电压量和电流量。如，电压量和电流量。n n数字量则不具有这种连续变化的特点，只数字量则不具有这种连续变化的特点，只能增加或减少一个单位，其变化是能增加或减少一个单位，其变化是不连续不连续的（的（离散离散）。三、电子计数器工作原理1.模数转换原理n
5、 n(2)模拟量模拟量数字量转换数字量转换n n取样定理取样定理n n取样的实质是将取样的实质是将时间上时间上和和幅度上幅度上都连续都连续的信号分割为的信号分割为时间上离散而幅值上连续时间上离散而幅值上连续的的信号，具有窄脉冲的形式。信号，具有窄脉冲的形式。三、电子计数器工作原理1.模数转换原理n n在取值上采取在取值上采取整量化整量化的处理方法，用一个的处理方法，用一个标标准的量化单位准的量化单位A去对模拟量进行去对模拟量进行比较比较，看，看大体上能分割出多少个大体上能分割出多少个A，获得所似的不，获得所似的不连续的连续的数字量数字量D。三、电子计数器工作原理1.模数转换原理n n将模拟量将
6、模拟量A用用A的整数倍的整数倍D来表示叫做来表示叫做整量化整量化(量化量化)。一般来说，。一般来说，A不一定是不一定是A的整数倍。故的整数倍。故D只是一个近似的数只是一个近似的数字量。字量。n n量化单位量化单位A是根据模是根据模数转换精度来数转换精度来确定的。确定的。A越小，分割越细。越小，分割越细。三、电子计数器工作原理2.时间数字转换原理 n n把被转换的把被转换的时间时间Tx与与标准时间间隔标准时间间隔t0进行比较，进行比较，取整量化数字取整量化数字N，即，即n n式中，式中，1量化误差。量化误差。n n比较过程常用一个比较过程常用一个与门电路与门电路来实现，与门有来实现，与门有两个输
7、入端两个输入端A、B和一个输出端和一个输出端C。三、电子计数器工作原理2.时间数字转换原理n n若在若在A端加上端加上标准时间间隔标准时间间隔t0作为时标信号，作为时标信号，在在B端加上被转换的时间信号端加上被转换的时间信号Tx作为闸门信作为闸门信号号（或门控信号）。（或门控信号）。计数端计数端控制端控制端三、电子计数器工作原理3.频率数字转换原理n n把被转换的把被转换的频率频率fx与与标准频率标准频率F0进行比较，进行比较，取整量化数字取整量化数字N，即，即n n n n式中，式中，1量化误差量化误差。n n比较过程同样可用比较过程同样可用与门电路与门电路实现实现n n？思考思考：与门电路
8、两个输入端此时应分别与门电路两个输入端此时应分别加入什么信号？加入什么信号？三、电子计数器工作原理3.频率数字转换原理n nA端：加上被转换的频率端：加上被转换的频率fx作为时标信号，作为时标信号，B端：加上标准频率端：加上标准频率F0对应的标准时间为对应的标准时间为T0作为闸门信号，作为闸门信号，C端输出数字量端输出数字量N。三、电子计数器工作原理4.量化误差n n将模拟量转换为数字量时所产生的误差叫量将模拟量转换为数字量时所产生的误差叫量化误差，其大小为化误差，其大小为1个字。个字。n n宽度同为宽度同为Tx的闸门信号，由于通过主门时与的闸门信号，由于通过主门时与计数脉冲不同步而带来的计数
9、值一个为计数脉冲不同步而带来的计数值一个为6，一，一个为个为5，相差，相差1个字。个字。闸门信号起始闸门信号起始时刻与量化的时刻与量化的脉冲信号之间脉冲信号之间不同步不同步四、电子计数器基本组成四、电子计数器基本组成 1.输入电路 n n又称为输入通道。又称为输入通道。n n首先将被测信号，如正弦波、三角波、锯齿首先将被测信号，如正弦波、三角波、锯齿波等波形，波等波形，放大和整形为脉冲信号，其重复放大和整形为脉冲信号，其重复频率等于被测信号的频率。频率等于被测信号的频率。n n一般包含两到三个通道，其中一般包含两到三个通道，其中A通道用于传通道用于传输被计数的信号，输被计数的信号，B、C通道用
10、于传输控制主通道用于传输控制主门打开的闸门信号。门打开的闸门信号。四、电子计数器基本组成 1.输入电路施密特触发电路施密特触发电路：利用施密特触发器的利用施密特触发器的回差特回差特性性，对输入信号具有较好的抗干扰作用。，对输入信号具有较好的抗干扰作用。四、电子计数器基本组成 2.主门电路n n实现整量化的比较电路实现整量化的比较电路 n n主门常是一个可控制的主门常是一个可控制的与门电路与门电路，要计数的脉，要计数的脉冲信号加到冲信号加到A端，闸门信号加到端，闸门信号加到B端端n n利用主门的利用主门的“打开打开”与与“关闭关闭”可产生多种测量功可产生多种测量功能。能。四、电子计数器基本组成
11、3.时基信号产生与变换电路 n n标准时间间隔标准时间间隔t0和和标准频率标准频率F0是由时基电是由时基电路产生的。路产生的。n n它有两个要求：它有两个要求：n n首先是要有首先是要有足够的准确度与稳定度足够的准确度与稳定度；n n其次是要求其次是要求多值性多值性。四、电子计数器基本组成 3.时基信号产生与变换电路由内部由内部晶体振荡器晶体振荡器（也可外接），通过（也可外接），通过倍频倍频或或分频分频得到。再得到。再通过门控双稳态触发器得到通过门控双稳态触发器得到“门控信号门控信号”。n n如，若如，若如，若如，若f f f f0 0 0 0=1MHz,=1MHz,=1MHz,=1MHz,经
12、经经经101010106 6 6 6分频后，可得到分频后，可得到分频后，可得到分频后，可得到fs=1Hz(fs=1Hz(fs=1Hz(fs=1Hz(周期周期周期周期Ts=1s)Ts=1s)Ts=1s)Ts=1s)的时基信号，经过门控双稳态电路得到宽度的时基信号，经过门控双稳态电路得到宽度的时基信号，经过门控双稳态电路得到宽度的时基信号，经过门控双稳态电路得到宽度为为为为Ts=1sTs=1sTs=1sTs=1s的门控信号。的门控信号。的门控信号。的门控信号。计数用的时标信号常有计数用的时标信号常有1s、10s、0.1ms、1ms等；闸门信号常有等；闸门信号常有1ms、10ms、0.1s、1s、1
13、0s 四、电子计数器基本组成4.计数与显示电路 计数电路计数电路对通过主门的脉冲进行计数对通过主门的脉冲进行计数（计数值代表了被测频率或时间），并（计数值代表了被测频率或时间），并通过通过数码显示器数码显示器将测量结果直观地显示将测量结果直观地显示出来。出来。为了便于观察和读数，通常使用为了便于观察和读数，通常使用十进制十进制计数电路计数电路。四、电子计数器基本组成 5.控制逻辑电路 n n产生各种控制信号，协调各部件电路的工作，产生各种控制信号，协调各部件电路的工作，使计数器按照工作程序：使计数器按照工作程序：计数显示复零准备下计数显示复零准备下一次测量一次测量来进行工作。来进行工作。准备期
14、准备期（复零，等待）（复零，等待）测量期测量期(开门，计数）开门，计数）显示期显示期(关门，停止计数）关门，停止计数）五、电子计数器的分类 n n按功能的不同，电子计数器可以分为四大类：按功能的不同，电子计数器可以分为四大类：1通用计数器通用计数器 具有测频、测周、测时间、测多周期平均、具有测频、测周、测时间、测多周期平均、测频率比、测任意时间间隔内的脉冲个数及测频率比、测任意时间间隔内的脉冲个数及累加计数功能。累加计数功能。2频率计数器频率计数器 只具有测量频率单一功能，测频范围很宽。只具有测量频率单一功能，测频范围很宽。如如Marconi公司的公司的2240型微波频率计数器的测型微波频率计
15、数器的测频范围达频范围达10Hz20GHz。五、电子计数器的分类3时间间隔计数器时间间隔计数器 测量两个电信号之间的时间间隔，也可以测测量两个电信号之间的时间间隔，也可以测量一个周期信号的周期、脉冲宽度、占空系量一个周期信号的周期、脉冲宽度、占空系数、上升时间和下降时间。数、上升时间和下降时间。4特种计数器特种计数器 指具有特种功能的计数器。包括可逆计数指具有特种功能的计数器。包括可逆计数器、预置计数器、序列计数器以及差值计数器、预置计数器、序列计数器以及差值计数器等。器等。五、电子计数器的分类按直接计数的最高频率可分为四类：按直接计数的最高频率可分为四类：1.低速计数器低速计数器 最高计数频
16、率小于最高计数频率小于10MHz。2.中速计数器中速计数器 计数频率范围在计数频率范围在10MHz100MHz。3高速计数器高速计数器 最高计数频率大于最高计数频率大于100MHz。4微波计数器微波计数器 计数频率范围在计数频率范围在1GHz80GHz或更高。或更高。六、电子计数器技术指标 n n1测试功能测试功能 一般具有测量频率、测量周期、测量频率比、一般具有测量频率、测量周期、测量频率比、测量时间间隔、累计脉冲个数以及自校等功测量时间间隔、累计脉冲个数以及自校等功能。能。n n2测量范围测量范围 说明测量的有效范围。对于不同的测量功能，说明测量的有效范围。对于不同的测量功能，测量范围的含
17、义也不同。测量范围的含义也不同。测量频率时，常用频率的上限和下限值来表示测量频率时，常用频率的上限和下限值来表示测量范围；测量范围；六、电子计数器技术指标 3输入特性输入特性 电子计数器通常备有电子计数器通常备有23个输入端，在测量个输入端，在测量不同的项目时，信号经不同的通道进入仪器。不同的项目时，信号经不同的通道进入仪器。n n（1）输入灵敏度输入灵敏度：n n一般用能使仪器正常工作的最小输入电压来一般用能使仪器正常工作的最小输入电压来表示，通用电子计数器的灵敏度一般在表示，通用电子计数器的灵敏度一般在10mV100mV内。内。六、电子计数器技术指标n n（2）最大输入电压最大输入电压：n
18、 n指仪器所能允许的最大输入电压，超过这个指仪器所能允许的最大输入电压，超过这个电压仪器将不能正常工作，甚至会损坏。电压仪器将不能正常工作，甚至会损坏。n n（3）输入耦合方式输入耦合方式：n n常有常有AC、DC两种耦合方式。两种耦合方式。DC耦合适合低耦合适合低频脉冲或随机脉冲信号的测量。频脉冲或随机脉冲信号的测量。六、电子计数器技术指标n n（4）触发斜率选择和触发电平调节触发斜率选择和触发电平调节：n n触发斜率分为触发斜率分为“+”和和“”，用以选择被测信号，用以选择被测信号的上升沿或下降沿来触发。触发电平调节决的上升沿或下降沿来触发。触发电平调节决定了被测信号的触发点。定了被测信号
19、的触发点。n n（5）输入阻抗输入阻抗：n n由输入电阻和输入电容组成。常分为高阻由输入电阻和输入电容组成。常分为高阻（1M/25pF）和低阻（）和低阻（50）两种。）两种。六、电子计数器技术指标n n4测量准确度测量准确度 常用测量误差表示测量准确度。常用测量误差表示测量准确度。n n 5晶振的频率稳定度晶振的频率稳定度 常用日稳定度表示，一般在常用日稳定度表示，一般在110-5/d 110-9/d。n n 6闸门时间（门控时间）和时标闸门时间（门控时间）和时标机内的机内的石石英晶体振荡器英晶体振荡器提供的闸门时间（门控时间）提供的闸门时间（门控时间）和时标有几种。和时标有几种。六、电子计数
20、器技术指标n n7显示及工作方式显示及工作方式 一般标明显示位数、显示器件以及一次测量完一般标明显示位数、显示器件以及一次测量完毕的显示持续时间。毕的显示持续时间。n n8输出输出 指仪器可以直接输出的时标信号的种类和测量指仪器可以直接输出的时标信号的种类和测量结果如何编码输出。结果如何编码输出。例：E312B型通用电子计数器技术指标n nE312B型通用计数器是一种频率和时间测量型通用计数器是一种频率和时间测量的仪器。的仪器。n n以以89C52单片机为核心进行功能转换、测量单片机为核心进行功能转换、测量控制和数据处理及显示，同时采用倒数技术，控制和数据处理及显示，同时采用倒数技术，实现了全
21、频带范围的等精度测量。实现了全频带范围的等精度测量。E312B型通用电子计数器计数器分类n nE312B型通用计数器按测量频段分类，共有型通用计数器按测量频段分类，共有四种机型，见表四种机型，见表1。n n表表1 E312B型通用计数器分类型通用计数器分类E312B型通用电子计数器主要技术指标 n n 1输入通道特性输入通道特性 （1）测量频率范围（）测量频率范围（A、B通道）通道）DC耦合耦合0.1Hz10MHz/100MHz AC耦合耦合100Hz10MHz/100MHz（2）测量周期范围）测量周期范围 100ns10s（3）输入阻抗）输入阻抗 1M 45pF（4）输入幅度范围）输入幅度范
22、围 正弦波正弦波30mVrms2Vrms80MHz）50mVrms2Vrms（80MHz）E312B型通用电子计数器主要技术指标 脉冲波脉冲波90mVp-p 6Vp-p（80MHz）150mVp-p 6Vp-p（80MHz）(5)触发电平触发电平 1.5V步进步进30mV递增或递减可递增或递减可调调（6）极性）极性 、n n 2C通道输入特性通道输入特性（1）测量频率范围）测量频率范围 100 MHz1GHz（2）输入幅度范围）输入幅度范围 30mVrms1.5Vrms（3）输入阻抗）输入阻抗 50E312B型通用电子计数器主要技术指标n n3周期测量周期测量 100ns10s n n（1）预
23、选闸门时间）预选闸门时间 10ms、100ms、1s、10sn n（2）测量时间）测量时间 Tm为测量时间、为测量时间、Tg为预选闸门时间，为预选闸门时间，Tx为为预选闸门关闭与紧跟来的被测信号的终止触预选闸门关闭与紧跟来的被测信号的终止触发电平所需时间。当发电平所需时间。当TxTg时，时，Tm=Tg+Tx；当；当TxTg时，时，Tm=TxE312B型通用电子计数器主要技术指标n n（3）测量误差）测量误差 时基准确度时基准确度触发误差触发误差被测频率或被测周被测频率或被测周期期（100ns/闸门时间）闸门时间）被测频率或被测周被测频率或被测周期期n n 4时间间隔测量时间间隔测量 测量范围测
24、量范围 200 ns100s 测量时间测量时间 同周期测量同周期测量 测量误差测量误差 时间间隔时间间隔时基准确度时基准确度触发误差触发误差T1100nsE312B型通用电子计数器主要技术指标n n 5频率比测量频率比测量B/A（1）测量范围）测量范围 11081；频率：；频率：0.1Hz10MHz（fBfA）（2）测量时间）测量时间 同周期测量同周期测量n n 6累加计数累加计数（1）计数容量）计数容量 1081（2）输入频率）输入频率 10MHzE312B型通用电子计数器主要技术指标n n 7晶体振荡器晶体振荡器（1）标称频率）标称频率 5MHz（2）一周平均日老化率）一周平均日老化率 1
25、10-8/日日n n 8显示显示 8位、单位为位、单位为MHz、KHz、ms、s、ns七、电子计数器测量功能七、电子计数器测量功能1.自校(自检)n n功能开关置于功能开关置于“1”。n n自校是电子计数器对机内基准信号源进行测自校是电子计数器对机内基准信号源进行测量的一种功能，用以检查自身的逻辑功能是量的一种功能，用以检查自身的逻辑功能是否正常。否正常。n n自检时自检时利用时标信号利用时标信号t0作为标准频率加到主作为标准频率加到主门进行计数门进行计数。n n其计数值其计数值N=T0/t0=T0F0，不存在量化误，不存在量化误差。差。问题：问题：根据测量原理图，比较电子计数器的各测根据测量
26、原理图，比较电子计数器的各测量功能，填写下表。量功能，填写下表。测量功能测量功能各通道的信号各通道的信号计数值计数值七、电子计数器测量功能1.自校(自检)七、电子计数器测量功能1.自校(自检)n n对于不同的闸门时间和不同的时标，计数器对于不同的闸门时间和不同的时标，计数器的正确显示如下表所示。的正确显示如下表所示。七、电子计数器测量功能 2.测频n n功能开关置于功能开关置于“2”。n n在规定的时间在规定的时间T0内，统计出信号重复的内，统计出信号重复的周期数为周期数为N，则信号的频率为：，则信号的频率为：fx=N/T0 七、电子计数器测量功能 2.测频n n被测信号被测信号fx送入送入A
27、通道通道放大、整形，形成的计放大、整形，形成的计数脉冲加至主门数脉冲加至主门A端，适当选择分频器所产生端，适当选择分频器所产生的的闸门时间闸门时间T0，得到计数值，得到计数值N。七、电子计数器测量功能2.测频n n对于同一被测信号，如果对于同一被测信号，如果选择不同的闸门时选择不同的闸门时间，则计数值间，则计数值N是不同是不同的。的。n n例如，被测信号例如，被测信号例如，被测信号例如，被测信号fx=1000KHzfx=1000KHz，当，当，当，当T T0 0=1s=1s时，测得时，测得时，测得时，测得N=1000000N=1000000，若显示器的单位采用，若显示器的单位采用，若显示器的单
28、位采用，若显示器的单位采用KHzKHz，则显示，则显示，则显示，则显示1000.000KHz1000.000KHz；n n当当当当T T0 0=0.1s=0.1s时，则测得时，则测得时，则测得时，则测得N=100000N=100000，显示，显示，显示，显示1000.00KHz1000.00KHz；n n当当当当T T0 0=10s=10s时，则测得时，则测得时，则测得时，则测得N=10000000N=10000000，显示，显示，显示，显示1000.0000KHz1000.0000KHz。n n显示结果的有效数字末位显示结果的有效数字末位显示结果的有效数字末位显示结果的有效数字末位的意义，它
29、的意义，它的意义，它的意义，它表示了频率测表示了频率测表示了频率测表示了频率测量的分辨力量的分辨力量的分辨力量的分辨力七、电子计数器测量功能 3.测周 n n功能开关置于功能开关置于“3”。n n被测信号被测信号Tx送入送入B通道放大、整形形成控制主通道放大、整形形成控制主门打开的闸门信号，选择适当的时标信号门打开的闸门信号，选择适当的时标信号t0送送计数端。计数端。七、电子计数器测量功能3.测周n n在周期在周期Tx的时间内，对时标信号的时间内，对时标信号t0计数，计计数，计数结果为数结果为N，则被测周期为：，则被测周期为：Tx=Nt0n n例如，时标例如，时标t0=1us，若计数值，若计数
30、值N=10000，则显，则显示的示的Tx为为“10000”us，或，或“10.000”ms。如时标。如时标t0=10us，则计数值，则计数值N=1000，显示的，显示的Tx为为“10.00”ms。一次测量时间即为一个周期一次测量时间即为一个周期一次测量时间即为一个周期一次测量时间即为一个周期TxTx，TxTx愈大愈大愈大愈大(频率愈低频率愈低频率愈低频率愈低)则测量时间愈长则测量时间愈长则测量时间愈长则测量时间愈长；计数值；计数值；计数值；计数值NN与时标有关，与时标有关，与时标有关，与时标有关，时标愈小时标愈小时标愈小时标愈小分辨力愈高分辨力愈高分辨力愈高分辨力愈高。七、电子计数器测量功能
31、3.测周(多周期倍乘)n n如果待测周期较短时，可以用如果待测周期较短时，可以用多周期倍乘多周期倍乘的的方法提高测量精度。方法提高测量精度。n n在多周期测量中，在多周期测量中，B通道和门控之间插入通道和门控之间插入n级级十分频器，即周期倍乘率，把开关门时间扩十分频器，即周期倍乘率，把开关门时间扩展展10n倍。倍。n n多周期测量法测出的结果实际上是多周期测量法测出的结果实际上是对多个周对多个周期的平均值，期的平均值，即即Tx=N t0/10nn n周期倍乘率通常有周期倍乘率通常有1、10、102、103以及以及104等。等。七、电子计数器测量功能 4.测频率比n n频率比是指频率比是指A、B
32、 两路信号的频率之比，功两路信号的频率之比，功能开关置于能开关置于“4”。n n测量频率比的实质为测量频率比的实质为测量测量B信号的一个周期信号的一个周期内所通过的内所通过的A信号的脉冲信号的脉冲 fAfAfBfB七、电子计数器测量功能 4.测频率比n n频率较高者由频率较高者由A通道输入，频率较低者由通道输入，频率较低者由B通通道输入。道输入。提高频率比的测量精度：提高频率比的测量精度：扩展扩展B通道信号的周通道信号的周期个数期个数。如果周期倍乘率放在如果周期倍乘率放在10n上，测出上，测出 N=10n fB/fA 七、电子计数器测量功能 5.测时间间隔时间间隔时间间隔：指指两个时刻点两个时
33、刻点之间的时间段。之间的时间段。在在在在测量技术中，两个时刻点通常由测量技术中，两个时刻点通常由测量技术中，两个时刻点通常由测量技术中，两个时刻点通常由两个事件两个事件两个事件两个事件确定。如，确定。如，确定。如，确定。如，一个一个一个一个周期信号的两个同相位点周期信号的两个同相位点周期信号的两个同相位点周期信号的两个同相位点（如过零点）所确定（如过零点）所确定（如过零点）所确定（如过零点）所确定的时间间隔即为周期。的时间间隔即为周期。的时间间隔即为周期。的时间间隔即为周期。n n测量测量B、C两路信号间的时间间隔是分别由这两路信号间的时间间隔是分别由这两路信号控制门控双稳电路，其中两路信号控
34、制门控双稳电路，其中B信号到信号到来时打开主门来时打开主门，A通道送入时标脉冲，通道送入时标脉冲，C信号信号到来时关闭主门到来时关闭主门，得到计数值，得到计数值N。n n则被测时间间隔为：则被测时间间隔为：t B-C=Nt 0 七、电子计数器测量功能 5.测时间间隔七、电子计数器测量功能 5.测时间间隔n nB、C通道内分别装有通道内分别装有极性选择极性选择(+、-)和和电平电平调节调节开关。可以测量开关。可以测量两输入信号上任意两点两输入信号上任意两点之间的时间间隔之间的时间间隔。七、电子计数器测量功能6.累加计数n n累加计数是指累加计数是指在一定的时间内在一定的时间内(通常是较长时通常是
35、较长时间间)记录记录A信号经整形后的脉冲个数信号经整形后的脉冲个数。功能开。功能开关置于关置于“5”。n n由于主门的开放时间长，因而对控制门的开由于主门的开放时间长，因而对控制门的开和关的速度要求不高，可以用普通开关来控和关的速度要求不高，可以用普通开关来控制主控双稳的转换。制主控双稳的转换。电子计数器操作规程n n1 1用途用途n n用于进行时间和频率的测量。用于进行时间和频率的测量。n n2 2操作步骤操作步骤n n检查正在使用的交流毫伏表周期校准合格标识，检查正在使用的交流毫伏表周期校准合格标识，合格则可使用。合格则可使用。n n接通电源预热接通电源预热,进行自校检查。进行自校检查。n
36、 n根据测试信号，选择相应频率、周期测量功能，根据测试信号，选择相应频率、周期测量功能，用用ACAC耦合方式，调节触发电平。耦合方式，调节触发电平。n n仪器使用完毕后，应关掉电源，整理附件，清仪器使用完毕后，应关掉电源，整理附件，清点检查后放置。点检查后放置。n n填写仪器设备使用管理记录。填写仪器设备使用管理记录。n n3 3注意事项注意事项n n检查电源应适应检查电源应适应220V220V（10%10%）的范围）的范围。电子计数器操作规程n n当采用机内晶振时，选择当采用机内晶振时，选择“内接内接”位置。位置。n n测量脉冲波、三角波和锯齿波时，选择测量脉冲波、三角波和锯齿波时，选择DC
37、DC耦合耦合方式。方式。n n4 4维护保养维护保养n n保持仪器的平稳放置，保持附件完好，注意平保持仪器的平稳放置，保持附件完好，注意平时的防尘和防潮工作。时的防尘和防潮工作。n n仪器若有损坏，应及时维修。维修后，必须进仪器若有损坏，应及时维修。维修后，必须进行调整，保证各项参数指标均能符合技术要求后行调整，保证各项参数指标均能符合技术要求后才可使用。才可使用。n n在使用仪器的过程中，应进行周期校准。校准在使用仪器的过程中，应进行周期校准。校准可根据国家标准和制造商指南，合格后才可用于可根据国家标准和制造商指南，合格后才可用于检验或实验。检验或实验。n n在仪器发生故障时，应进行相应记录
38、，填写仪在仪器发生故障时，应进行相应记录，填写仪器设备故障及维修记录。器设备故障及维修记录。例：E312B型通用电子计数器工作原理 n nE312BE312B型通用计数器是由测量计数、微处理控制器、型通用计数器是由测量计数、微处理控制器、型通用计数器是由测量计数、微处理控制器、型通用计数器是由测量计数、微处理控制器、操作键盘以及显示部分组成。其原理方框图如图。操作键盘以及显示部分组成。其原理方框图如图。操作键盘以及显示部分组成。其原理方框图如图。操作键盘以及显示部分组成。其原理方框图如图。E312B型通用电子计数器工作原理n n其基本测量原理如下：其基本测量原理如下：n n首先由微处理器发出预
39、备信号，由被测信号首先由微处理器发出预备信号，由被测信号的上升沿触发的上升沿触发E同步门，主门同步门，主门E开放，开放，E计数计数器开始计数，器开始计数，n n同时由时钟脉冲（同时由时钟脉冲（10MHz）的上升沿触发）的上升沿触发T同步门，主门同步门，主门T开放，开放，T计数器开始计数，计数器开始计数，n n当当T计数器累计到了预定闸门时间所需的脉计数器累计到了预定闸门时间所需的脉冲个数冲个数（Nt=T/100ns）时，微机发出解除）时，微机发出解除预备信号，预备信号，E312B型通用电子计数器工作原理n n在紧接着来的被测信号的上升沿作用下，在紧接着来的被测信号的上升沿作用下，E同步门关闭，
40、同步门关闭，E计数器停止计数，此时计数器停止计数，此时E计计数器累计到数器累计到Ne个脉冲，个脉冲，n n同时同时T同步门在紧接着来的时钟脉冲作用下同步门在紧接着来的时钟脉冲作用下而关闭，测量结束转而由微机进行取数、而关闭，测量结束转而由微机进行取数、数据处理和显示。数据处理和显示。n n闸门时间关系如下图所示。闸门时间关系如下图所示。E312B型通用电子计数器工作原理n n 从上面的测量结果看出，在测量时间从上面的测量结果看出，在测量时间T内，内，E计数器累计了计数器累计了Ne=fxT个被测脉冲信号，个被测脉冲信号，T计计数器累计了数器累计了Nt=f0T个时钟脉冲，由运算部件个时钟脉冲，由运
41、算部件算出：算出：n n本仪器频率、周期的测量原理是完全相同的，本仪器频率、周期的测量原理是完全相同的，只是微处理器对从只是微处理器对从N和和T计数器中取出的数据计数器中取出的数据的计算方法不同而已。的计算方法不同而已。E312B型通用电子计数器工作原理n n每次测量闸门时间每次测量闸门时间T总是被测信号周期的整总是被测信号周期的整数倍，消除了普通计数器测频时数倍，消除了普通计数器测频时1个被测个被测信号周期的量化误差，而存在的误差表现信号周期的量化误差，而存在的误差表现为：为：n n实际的闸门时间为实际的闸门时间为T+(t1-t2)，则误差为，则误差为t=t1-t2，而，而|t1-t2|10
42、0ns，E312B型通用电子计数器工作原理n n所以采用倒数的计数方法就将测量误差从所以采用倒数的计数方法就将测量误差从1个被测信号周期转变为个被测信号周期转变为100ns，在任何，在任何一档预选闸门时间内系统量化误差值为一档预选闸门时间内系统量化误差值为100ns，因而在同一闸门时间内对不同频率，因而在同一闸门时间内对不同频率的测量分辨率均等。的测量分辨率均等。E312B型通用电子计数器工作原理闸门时间关系闸门时间关系闸门时间关系闸门时间关系E312B型通用电子计数器使用说明 n n 1仪器插上电源线后，按下仪器插上电源线后，按下“POWER”电源电源开关，仪器接通电源，开始进入初始化，并显
43、开关，仪器接通电源，开始进入初始化，并显示本仪器的型号示本仪器的型号“E312B”，仪器进入，仪器进入“CHK”自自校状态。校状态。n n 2频率测量：按下频率测量：按下“FREQ”测量频率键，显测量频率键，显示器上显示示器上显示“FREQ”和和CHA，选择，选择“GATE”闸闸门选择键，显示器显示门选择键，显示器显示“GATE”闪动，用闪动，用“”键来选择所需闸门，按一下依次为键来选择所需闸门，按一下依次为10ms、100ms、1s、10s，E312B型通用电子计数器使用说明n n然后按然后按“#”键确定。将被测信号送入键确定。将被测信号送入A输入端输入端（0.1Hz100MHz），若被测信
44、号大于），若被测信号大于10MHz，按下输入频段键，按下输入频段键“K4 100M/10M”，灯亮为测量大于灯亮为测量大于10MHz的信号（的信号（E312B00无无此功能）。此功能）。若被测信号大于若被测信号大于100MHz，按频率选择键，按频率选择键“FREQ”并选择输入通道并选择输入通道CHC，将输入信号，将输入信号送入送入C通道测量（通道测量（E312B05、E312B10有此功有此功能）。能）。E312B型通用电子计数器使用说明n n 3周期测量：按下周期测量：按下“PER”测量周期键，显测量周期键，显示器上显示示器上显示“PER”和和CHA，将小于，将小于10MHz的被测信号送入的
45、被测信号送入A通道，测量过程同频率测通道，测量过程同频率测量。量。n n 4时间间隔测量：选择时间间隔测量：选择“T1”测量时间间隔测量时间间隔键，根据测量方式可选择键，根据测量方式可选择“K9 COM”键，按键，按下此键，灯亮，仅下此键，灯亮，仅A通道输入被测信号，显通道输入被测信号，显示器显示示器显示CHA，选择触发沿的状态，可用，选择触发沿的状态，可用于于E312B型通用电子计数器使用说明n n测量一个脉冲信号的脉冲宽度；灯灭，测量一个脉冲信号的脉冲宽度；灯灭，A、B双通道输入被测信号，显示器显示双通道输入被测信号，显示器显示CHAB，同样选择触发沿的状态，可用于测量两个脉同样选择触发沿
46、的状态，可用于测量两个脉冲信号间的时间间隔。选择触发沿可按下冲信号间的时间间隔。选择触发沿可按下“K1”、“K6”键，灯亮，选择上升沿；灯灭，键，灯亮，选择上升沿；灯灭，选择下降沿。选择下降沿。E312B型通用电子计数器使用说明n n时间间隔的测量建议使用时间间隔的测量建议使用“DC耦合耦合”，按下，按下“K3”、“K8”键，灯亮为键，灯亮为DC耦合，否则为耦合，否则为AC耦合。耦合。n n 5频率比测量：按下频率比测量：按下“B/A”频率比测量键，频率比测量键，选择双通道测量。注意选择双通道测量。注意fB应大于应大于fA。E312B型通用电子计数器使用说明n n6累计测量：累计测量：n n按
47、下按下“TOT”累计测量键，将信号送入累计测量键，将信号送入A通道，通道，计数开始。在计数过程中，再按下计数开始。在计数过程中，再按下“TOT”键，键，计数结束。计数结束。n n计数结束后，再按下计数结束后，再按下“TOT”键，新的计数开键，新的计数开始。始。n n在计数过程中，按下在计数过程中，按下“STOP”键，计数暂停，键，计数暂停，再按一下，计数在原来的基础上累计。再按一下，计数在原来的基础上累计。E312B型通用电子计数器使用说明n n 7触发电平的设置：仪器进行测量的过程触发电平的设置：仪器进行测量的过程中，按下中，按下“CH”键，显示键，显示CHA或或CHB。n n分别表示分别表
48、示A和和B输入通道的触发电平设置。输入通道的触发电平设置。按按“”，表示触发电平步进递增，表示触发电平步进递增30mV；“”表示触发电平步进递减表示触发电平步进递减30mV。E312B型通用电子计数器使用说明n n按按“#”键，进行触发电平选择，若设置电平键，进行触发电平选择，若设置电平指示灯亮，表明预置电平状态；灯灭，则指示灯亮，表明预置电平状态；灯灭，则表示设置进入预置表示设置进入预置0电平状态。电平状态。n n 8衰减设置：衰减设置：按下按下“K2”“K7”键，灯亮，输入信号衰减键，灯亮，输入信号衰减20倍；灯灭，输入信号不衰减。倍；灯灭，输入信号不衰减。八、电子计数器测量误差n n电子
49、计数器是一种高精度的数字化测量电子计数器是一种高精度的数字化测量仪器，其精度可达仪器，其精度可达10-710-13数量级。数量级。n n通用计数器有各种功能，它们的测量误通用计数器有各种功能，它们的测量误差是不同的。差是不同的。n n下面对测量频率和测量周期的误差进行下面对测量频率和测量周期的误差进行分析。分析。八、电子计数器测量误差1.测量频率误差(闸门误差)n n测量频率是在标准时间内累计脉冲的个数，测量频率是在标准时间内累计脉冲的个数，即即fx=N/T0。n n测量频率误差的来源两个方面：测量频率误差的来源两个方面：闸门时间误差闸门时间误差 脉冲数脉冲数N的计数误差的计数误差。1闸门时间
50、误差闸门时间误差 n n它是由闸门时间它是由闸门时间T0是否准确、稳定而带来的。是否准确、稳定而带来的。n n闸门时间信号是由晶体振荡器产生闸门时间信号是由晶体振荡器产生八、电子计数器测量误差1.测量频率误差(闸门误差)n n的标准频率经过分频而获得的，所以的标准频率经过分频而获得的，所以闸门时闸门时间的准确度取决于晶体振荡器的频率准确度间的准确度取决于晶体振荡器的频率准确度和稳定度和稳定度，即闸门时间误差等于晶体振荡器输出频率的即闸门时间误差等于晶体振荡器输出频率的误差为：误差为：n n为了保证测量精度，为了保证测量精度，选用高准确度和高稳定选用高准确度和高稳定度的石英晶体振荡器度的石英晶体