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第7章 电子计数器 教学目的及要求 电子计数器可以用来测量频率、周期、时间等物理量，通过扩展还可以构成频率计、相位计，是电子测量三大仪器之一。 本章重点要求理解测频、测周的方法和误差；掌握电子计数器的组成及使用方法。 7.1 概 述 常用的测量频率的方法有直读法、比较法和计数法。 直读法又称利用无源网络频率特性测频法，它包括电桥法和谐振法，多用于高频频段的测量。 比较法是将被测频率和已知标准频率相比较，以获得被测信号频率，它包括拍频法、差频法和示波法，其中，拍频法适用于音频信号的测量，差频法适用于高频信号的测量，示波法又包括测周期取倒数法和李沙育图形法。 计数法在实质上属于比较法，其中的电子计数器法是最常用的方法。 7.1.1 电子计数器的功能和分类 电子计数器的功能很多，归纳起来主要有三种：测频率、测时间和计数。按功能的不同，电子计数器可以分为四大类：通用计数器、频率计数器、计算计数器和特种计数器。 另外，根据直接计数的最高频率可将计数器分为四类：低速、中速、高速和微波计数器。 (1) 低速计数器，最高计数频率小于10MHz。 (2) 中速计数器，计数频率范围为10～100MHz。 (3) 高速计数器，最高计数频率大于100MHz。 (4) 微波计数器，计数频率范围为1～80GHz或更高。 7.1.2 电子计数器的技术指标 (1) 测试功能。 (2) 测量范围。 (3) 输入特性。 (4) 测量准确度，常用测量误差表示测量准确度。 (5) 石英晶体振荡器的频率稳定度 (6) 闸门时间(门控时间)和时标，由机内时标信号源所能提供的时间标准信号决定。 (7) 显示及工作方式，一般标明显示位数、显示方式以及一次测量完毕的显示持续时间等。 (8) 输出 7.2 电子计数器 7.2.1 电子计数器的基本工作原理 1．门控计数法测量原理 1) 时间、频率量的特点 2) 基本测量原理 2．量化误差 7.2.2 电子计数器基本组成 根据时间或频率的模拟/数字转换原理，一个电子计数器应当包含6个主要组成部分，如图7-3所示。 7.2.3 电子计数器测量功能 1．频率测量功能 2．周期测量功能 7.2.3 电子计数器测量功能 3．频率比测量功能 4．时间间隔测量功能 7.2.3 电子计数器测量功能 5．测量累加计数功能 6．自校功能 7.2.4 电子计数器的测量误差 1．量化误差 2．触发误差 3．标准频率误差?fs/fs 7.3 E312型电子计数器的使用 电子计数器的型号众多，但是它们的基本使用方法大致相同。 这里以E312A和E312B型通用计数器为例，介绍其面板装置、使用步骤。 7.3.1 E312A型通用电子计数器 E312A型通用电子计数器如图7-9所示，它是采用大规模集成电路的数字化仪器，可用于测量频率和时间。它采用LED显示，具有读数直观，测量快速、准确以及使用方便等优点。 7.3.1 E312A型通用电子计数器 1．主要技术性能 1) 频率测量(A通道) 2) 周期测量(A通道) 3) 频率比测量(A/B通道) 4) 时间间隔测量(A或A/B通道) 5) 累加计数(A通道) 6) 石英晶体频率稳定度 7) 显示时间 7.3.1 E312A型通用电子计数器 2．面板布局 1) 前面板布局 2) 前面板各部分的名称和作用 3) 后面板布局 7.3.1 E312A型通用电子计数器 3．测量使用方法 1) 测量前的准备 (1) 通电预热。 (2) 自校检查。 2) 主要测量功能的使用 (1) 频率测量。 (2) 周期测量。 (3) 频率比测量。 (4) 外控计数。 (5) 脉冲时间间隔测量。 (6) 插测。 3) 使用注意事项 7.3.2 E312B型通用电子计数器 1．主要技术性能 2．仪器特点 (1) 微机控制，大规模集成电路设计。 (2) 10MHz等精度测量方式。 (3) SMT贴装生产工艺。 (4) 全新VFD荧光显示。 (5) 高可靠的E312A换代产品。 7.3.2 E312B型通用电子计数器 3．操作实例 1) 电子计数器自校 2) 利用电子计数器测量信号频率 3) 利用电子计数器测量信号周期 4) 利用电子计数器测量信号频率比 5) 利用电子计数器测量时间间隔 7.4 数字相位计 相位差的测量方法包括示波器法、比较法、直读法等。 数字相位计是由电子计数器扩展而成的相位测量仪器，采用直读法进行测量。 数字相位计包括相位—时间变换式相位计和相位—电压变换式相位计，瞬时值数字相位计和平均值数字相位计都属于前一种。 7.4.1 瞬时值数字相位计 瞬时值数字相位计原理框图如图7-13所示。 7.4.2 平均值数字相位计 平均值数字相位计是