第章时间频率测量 .pptxVIP

;一、 时间、频率的基本概念;2、 时频测量的特点;3、测量方法概述;各种测量方法有着不同的实现原理，其复杂程度不同。 各种测量方法有着不同的测量准确度和适用的频率范围。 数字化电子计数器法是时间、频率测量的主要方法，是本章的重点。 ;二、 电子计数器概述;按用途可分为： 测量用计数器和控制用计数器。 按测量范围可分为： （1）低速计数器（低于10MHz） （2）中速计数器（10~100MHz） （3）高速计数器（高于100MHz） （4）微波计数器（1~80GHz） ;2、主要技术指标;3、电子计数器??发展;三、 时间与频率的原始标准;1）天文时标;2、原子时标;原子时标的定义 1967年10月，第13届国际计量大会正式通过了秒的新定义：“秒是Cs133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束持续9,192,631,770个周期的时间”。 1972年起实行，为全世界所接受。秒的定义由天文实物标准过渡到原子自然标准，准确度提高了4~5个量级，达5×10-14(相当于62万年±1秒)，并仍在提高。;原子钟 原子时标的实物仪器，可用于时间、频率标准的发布和比对。 铯原子钟 准确度：10-13~10-14。 大铯钟，专用实验室高稳定度频率基准；小铯钟，频率工作基准。 铷原子钟 准确度： 10-11，体积小、重量轻，便于携带，可作为工作基准。 氢原子钟 短期稳定度高：10-14~10-15，但准确度较低（10-12）。;四、 石英晶体振荡器;;2、指标;§3.2 时间和频率的测量原理;一、 模拟测量原理; ( 2）电桥法：利用电桥的平衡条件和频率有关的特性来进行频率测量, 通常采用如下图所示的文氏电桥来进行测量。 调节R1、R2使电桥达到平衡，则有;令平衡条件表达式两端实虚部分别相等，得到： ， 于是，被测信号频率为： 通常取R1=R2=R, C1=C2=C，则 测量准确度：受桥路中各元件的精确度、判断电桥平衡的准确程度（取决于桥路谐振特性的尖锐度即指示器的灵敏度）和被测信号的频谱纯度的限制，准确度不高，一般约为±(0.5～1)%。 ;2、比较法;（2）外差法： 将标准频率与被测频率混频，取出差频并测量。可测量范围达几十MHz（外差式频率计），是计数式频率计问世之前测量高频的主要方法，准确度可达10-5～10-6。 ;（3）示波法 李沙育图形法 将fx和fs分别接到示波器Y轴和X轴（X-Y图示方式），当fx＝fs时显示为斜线（椭圆或圆）； 测周期法 直接根据显示波形由X通道扫描速率得到周期，进而得到频率。;二、 数字测量原理; 闸门可由一个与（或“或”）逻辑门电路实现。这种测量方法称为门控计数法。其原理如下图所示。 上图为由“与”逻辑门作为闸门，其门控信号为‘1’时闸门开启（允许计数），为‘0’时闸门关闭（停止计数）。 ◆测频时，闸门开启时间（称为“闸门时间”）即为采样时间。 测时间（间隔）时，闸门开启时间即为被测时间。;2、通用计数器的基本组成;通用计数器包括如下几个部分 输入通道：通常有A、B、C多个通道，以实现不同的测量功能。输入通道电路对输入信号进行放大、整形等（但保持频率不变），得到适合计数的脉冲信号。 主门电路：完成计数的闸门控制作用。 计数与显示电路：计数电路是通用计数器的核心电路，完成脉冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示出来。 时基产生电路：产生机内时间、频率测量的基准，即时间测量的时标和频率测量的闸门信号。 控制电路：控制协调整机工作，即准备?测量?显示。;§3.3 电子计数器的组成原理和测量功能;一、 电子计数器的组成;1、 输入通道 A、B;通道组合可完成不同的测量功能： 被计数的信号（常从A通道输入）称为计数端；控制闸门开启的信号通道（常从B、C通道输入）称为控制端。 从计数端输入的信号有：被测信号(fx);内部时标信号等; 从控制端输入的信号有：闸门信号；被测信号(Tx)等； ;2、主门电路;3、计数与显示电路;类型：单片集成与可编程计数器 单片集成的中小规模IC如：74LS90（MC11C90）十进制计数器；74LS390、CD4018(MC14018)为双十进制计数器。 可编程计数器IC如：Intel8253/8254等。 显示器 LED、LCD 、荧光（VFD）等。 显示电路：包括锁存、译码、驱动电路。 如74LS47、CD4511等。 专用计数与显示单元电路：如ICM7216D。;4、时基产生电路;如，若fc=1MHz,经106分频后，可得到fs=1Hz(周期Ts=1s)的时基信号，经过门控双稳态电路得到宽度为Ts=1s的门控信号。 ;5、控制电路;二、 电子计数器的测量功能;根据上式的频率