1、1 電子計數法測量頻率 1.1 電子計數法測頻原理1.基本原理根據頻率的定義，若某一信號在T秒時間內重復變化了N次，則該信號的頻率為： （4.2） 門電路復習： 與門A1/0B1/0c1/0同理“或”門、與非、或非門等也有類似功能。A0011B0101C0001由圖可見：因此實現了測頻原理：“定時計數”實質：比較法 圖4.3 測頻的原理與門ABT1sTNTxC1s重點掌握2組成框圖 圖4.4是計數式頻率計測頻的框圖。它主要由下列四部分組成。t0BC00ttTTxDE0tTxN0AtTx 時基電路計數一 輸入電路 分 頻 顯示 晶 振 門 控 主門控制電路 ABCDE1)時基（T）電路兩個特點：

2、(1)標準性 閘門時間準確度應比被測頻率高一數量級以上，故通常晶振頻率穩定度要求達10-610-10。（恒溫糟）(2)多值性 閘門時間T不一定為1秒，應讓用戶根據測頻精度和速度的不同要求自由選擇。例如： 1kHz 100Hz 10Hz 1Hz 0.1Hz 1ms 10 ms 0.1s、 1s、 10s 等。 門控（雙穩）電路： TT2)輸入電路 由放大整形電路和主門電路組成。 被測輸入周期信號（頻率為fx，周期為Tx）經放大、整形、微分得周期Tx的窄脈沖，送主門的一個輸入端。 圖4.5 輸入電路工作波形圖ustttt0000A輸入(T0或Fx )放大整形微分3)計數顯示電路 這部分電路的作用，

3、簡單地說，就是計數被測周期信號重復的次數，顯示被測信號的頻率。它一般由計數電路、邏輯控制電路、譯碼器和顯示器組成。 4)控制電路 控制電路的作用是產生各種控制信號，去控制各電路單元的工作，使整機按一定的工作程序完成自動測量的任務。在控制電路的統一指揮下，電子計數器的工作按照“復零一測量顯示”的程序自動地進行，其工作流程如圖4.6所示。 準備期（復零，等待）顯示期（關門，停止計數）測量期（開門，計數）圖4.6 電子計數器的工作流程圖1.2 誤差分析計算由第二章誤差傳遞公式（2.45）可對式（4.2） 求得 （4.3） 計數誤差時基誤差1.量化誤差計數誤差、1誤差在測頻時，主門的開啟時刻與計數脈沖

4、之間的時間關系是不相關的，即是說它們在時間軸上的相對位置是隨機的。這樣，既便在相同的主門開啟時間T，計數器所計得的數卻不一定相同。可能多1個或少1個的1誤差，這是頻率量化時帶來的誤差故稱量化誤差，又稱脈沖計數誤差或1誤差。 N=1 N=fxT圖4.7 量化誤差3467521834675218 T(a)(1)(2)黑門進8個脈沖紅門進7個脈沖誤差合成定理2.閘門時間誤差（時基誤差、標準時間誤差） 閘門時間不準，造成主門啟閉時間或長或短，顯然要產生測 頻誤差。閘門信號T是由晶振信號分頻而得。設晶振頻率為fc（周期為Tc），則有 =110-7110-10 石英晶體性能和切割方式-生產廠 石英振蕩器的

5、輸出頻率準確度決定 溫度的影響-單、雙層恒溫糟 振蕩電路的質量-電路優化設計 1.3 結論1.計數器直接測頻的誤差主要有兩項 即1誤差和標準頻率誤差一般總誤差可采用分項誤差絕對值合成，即 （4.9） 2.測量低頻時，由于1誤差產生的測頻誤差大得驚人例如，fx= 10Hz，T=1s，則由1誤差引起的測頻誤差可達10，所以，測量低頻時不宜采用直接測頻方法。2 電子計數法測量時間本節介紹時間量的測量主要是指與頻率對應的周期、相位及時間間隔等時間參數，重點討論周期的測量。 2.1 電子計數法測量周期的原理 t0BC00ttTxTxDE0tTcTcNTxTx由右圖可得輸入電路A 分 頻 門 控 主門倍

6、頻 晶 振 輸入電路B TxuxBCDE2.2 電子計數器測量周期的誤差分析1.量化誤差和基準頻率誤差與分析電子計數器測頻時的誤差類似，這里 ，根據誤差傳遞公式可得 （4.11） 根據圖4.10所示的測周原理，由式（4.10）可得 而N=1 （4.12） 2.觸發轉換誤差測周時，還有一項觸發轉換誤差必須考慮。 3 中界頻率研究量化誤差（1誤差）對測頻和測周的影響。測頻、測周誤差相等的頻率稱為中界頻率。將兩個量化誤差表達式聯立可得 式中， 為中界頻率， 為標準頻率，T為閘門時間。 令 則 因 故 圖4.14中給出了不同閘門時間：0.1s、1s、10s和不同標準頻率：10MHz、100MHz、1000MHz三種情況的交叉曲線。現以T=1s， =100MHz為例，可查知 =10kHz。 100MHz圖4.14 測頻量化誤差與測周量化誤差1Hz1KHz1MHz10-810-710-610-510-410-310-210-1110ST=1S0.1Sfc=10MHzfc=1GHzfc=100MHz測頻的量化誤差測周的量化誤差f100MHz因此，當 宜測頻； 當 ，宜測周。