电子计数器测频和测周的原理

电子计数器测频和测周的原理 一、实验目的 1. 了解频率测量的基本原理。 2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。 3. 熟悉电子计数器的使用方法。 二、实验内容 1. 频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。 2. 周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。 三、实验器材 1. SJ-8002B电子测量实验箱 1台 2．双踪示波器（20MHz模拟或数字示波器） 1台 3．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台 4．计算机(具有运行windows2000和图形化控件的能力) 1台 四、实验原理 1.测频原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照/fNT的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1 所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T 、待测信号频率为xf ，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为 N，则待测频率为 /xfN T (1) 若假设闸门时间为 1s，计数器的值为 1000，则待测信号频率应为 1000Hz或1.000kHz，此时，测频分辨力为 1Hz。 图1 测频原理框图和时间波形 2.测周原理 由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。其原理如图 2所示。 图 2 测周原理图 待测信号Tx 通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为0T ，电子计数器读数为N，则待测信号周期的表达式为 0xNTMT （2） 例如：xf = 50Hz，则主门打开 1/50Hz（= 20ms）。若选择时基频率为0f = 10MHz，时基0T ＝0.1us，周期倍乘选 1，则计数器计得的脉冲个数为0xNTT= 200000 个，如以 ms为单位，则计数器可读得 20.0000(ms) ，此时，测周分辨力为0.1us。 3.中界频率 当直接测频和直接测周的量化误差相等时，就确定了一个测频和测周的频率分界点，这个分界点的频率值称为中界频率。由测频和测周的误差表达式并结合图 3可以看出：测频时的量化误差/sxff 和测周时的量化误差0 /xTT 相等时，即可确定中界频率xmf为 00sxmxmxmffffTT （3 ） 故 0xmsff f （4 ） 式中，sf 为测频时选用的频标信号频率，即闸门时间的倒数1/ssfT；0f 为测周频时选用的时标信号频率，001/fT；当xxmff时，应使...