电子测量技术第5章频率时间测量.ppt

《电子测量技术第5章频率时间测量.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子测量技术第5章频率时间测量.ppt（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第5章章 频率时间测量频率时间测量5.1 概概 述述5.2 电子计数法测量频率电子计数法测量频率5.3 电子计数法测量周期电子计数法测量周期5.4 电子计数法测量时间间隔电子计数法测量时间间隔5.5 典型通用电子计数器典型通用电子计数器5.1 概概 述述一、时间、频率的基本概念一、时间、频率的基本概念1时间的定义与标准时间的定义与标准 时间是国际单位制中七个基本物理量之一，时间是国际单位制中七个基本物理量之一，它的基本单位是秒，用它的基本单位是秒，用s表示。在年历计时中嫌秒表示。在年历计时中嫌秒的单位太小，常用日、星期、月、年；在电子测量的单位太小，常用日、星期、月、年；在电子测量中有时又嫌

2、秒的单位太大，常用毫秒中有时又嫌秒的单位太大，常用毫秒(ms，10-3 s)、微秒微秒(s，10-6 s)、纳秒、纳秒(nS，l0-9 s)、皮秒、皮秒(ps，l0-12 s)。2频率的定义与标准频率的定义与标准 生活中的生活中的“周期周期”现象人们早已熟悉。如地现象人们早已熟悉。如地球自转的日出日落现象是确定的周期现象；重力摆球自转的日出日落现象是确定的周期现象；重力摆或平衡摆轮的摆动、电子学中的电磁振荡也都是确或平衡摆轮的摆动、电子学中的电磁振荡也都是确定的周期现象。自然界中类似上述的周而复始重复定的周期现象。自然界中类似上述的周而复始重复出现的事物或事件还可以举出很多，这里不能一一出现的

3、事物或事件还可以举出很多，这里不能一一列举。列举。周期过程重复出现周期过程重复出现 一次所需要的时间称为一次所需要的时间称为它的周期，记为它的周期，记为T。在数学中，把这类具有周期性在数学中，把这类具有周期性的现象概括为一种函数关系描述，即的现象概括为一种函数关系描述，即（）式中，式中，m为整实数，即为整实数，即m0，1，；t为描述为描述周期过程的时间变量；周期过程的时间变量；T为周期过程的周期。为周期过程的周期。频率是单位时间内周期性过程重复、循环频率是单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数，记为或振动的次数，记为f。联系周期与频率的定义，。联系周期与频率的定义，不难看出不难看出f与与T

4、之间有下述重要关系，即之间有下述重要关系，即(5.1-2)若周期若周期T的单位是秒，那么由式的单位是秒，那么由式(512)可可知频率的单位就是知频率的单位就是1秒，即赫兹秒，即赫兹(Hz)。二、频率测量方法概述二、频率测量方法概述 对于频率测量所提出的要求，取决于所测频对于频率测量所提出的要求，取决于所测频率范围和测量任务。例如，在实验室中研究频率对率范围和测量任务。例如，在实验室中研究频率对谐振回路、电阻值、电容的损耗角或其他被研究电谐振回路、电阻值、电容的损耗角或其他被研究电参量的影响时，能将频率测到参量的影响时，能将频率测到 量级的精量级的精确度或稍高一点也就足够了；对于广播发射机的频确

5、度或稍高一点也就足够了；对于广播发射机的频率测量，其精确度应达到率测量，其精确度应达到 量级；对于单量级；对于单边带通信机则应优于边带通信机则应优于 量级；而对于各种量级；而对于各种等级的频率标准，则应在等级的频率标准，则应在 量级之量级之间。由此可见，对频率测量来讲，不同的测量对象间。由此可见，对频率测量来讲，不同的测量对象与任务，对其测量精确度的要求十分悬殊。与任务，对其测量精确度的要求十分悬殊。根据测量方法的原理，对测量频率的方法大根据测量方法的原理，对测量频率的方法大体上可作如下分类：体上可作如下分类：测试方法是否可以简单测试方法是否可以简单?所使用的仪器是否可所使用的仪器是否可以低廉

6、以低廉?完全取决于对测量精确度的要求。完全取决于对测量精确度的要求。用电子计数器测量信号的周期、频率和时间用电子计数器测量信号的周期、频率和时间等参数，具有准确度高，测量范围大，速度快等等参数，具有准确度高，测量范围大，速度快等优点，因此它已成为测量周期、频率和时间等参优点，因此它已成为测量周期、频率和时间等参数的主要仪器。数的主要仪器。5.2 电子计数法测量频率电子计数法测量频率一、电子计数法测频原理一、电子计数法测频原理 若某一信号在若某一信号在T秒时间内重复变化了秒时间内重复变化了N次，则次，则根据频率的定义，可知该信号的频率根据频率的定义，可知该信号的频率fx为为(5.2-1)通常取通

7、常取1s或其它十进时间，如或其它十进时间，如10s，等等。，等等。图图5.21 计数式频率计框图、波形图计数式频率计框图、波形图图5.21 计数式频率计框图、波形图 (1)时间基准时间基准T产生电路。这部分的作用就产生电路。这部分的作用就是提供准确的计数时间是提供准确的计数时间T。(2)计数脉冲形成电路。这部分电路的作用计数脉冲形成电路。这部分电路的作用是将被测的周期信号转换为可计数的窄脉冲。是将被测的周期信号转换为可计数的窄脉冲。(3)计数显示电路。这部分电路的作用，简计数显示电路。这部分电路的作用，简单地说，就是计数被测周期信号重复的次数，单地说，就是计数被测周期信号重复的次数，显示被测信

8、号的频率。显示被测信号的频率。二、误差分析计算二、误差分析计算 在测量中，误差分析计算是不可少的。理论上在测量中，误差分析计算是不可少的。理论上讲，不管对什么物理量的测量，不管采用什么样的讲，不管对什么物理量的测量，不管采用什么样的测量方法，只要进行测量，就有误差存在。误差分测量方法，只要进行测量，就有误差存在。误差分析的目的就是要找出引起测量误差的主要原因，从析的目的就是要找出引起测量误差的主要原因，从而有针对性地采取有效措施，减小测量误差，提高而有针对性地采取有效措施，减小测量误差，提高测量的精确度。在中，曾明确过计数式测量频率的测量的精确度。在中，曾明确过计数式测量频率的方法有许多优点，

9、但也存在着这种测量方法的测量方法有许多优点，但也存在着这种测量方法的测量误差。下面我们来分析电子计数测频的测量误差误差。下面我们来分析电子计数测频的测量误差。由式由式(5.21)，得，得 从式从式(522)可以看出：电子计数测量频率方可以看出：电子计数测量频率方法引起的频率测量相对误差，由计数器累计脉冲数法引起的频率测量相对误差，由计数器累计脉冲数相对误差和标准时间相对误差两部分组成。因此，相对误差和标准时间相对误差两部分组成。因此，对这两种相对误差我们可以分别加以讨论，然后相对这两种相对误差我们可以分别加以讨论，然后相加得到总的频率测量相对误差。加得到总的频率测量相对误差。1量化误差量化误差

10、1误差误差 在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即是说它们在时间轴上的相时间关系是不相关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既便在相同的主门开启时对位置是随机的。这样，既便在相同的主门开启时间间T(先假定标准时间相对误先假定标准时间相对误 差为零差为零)内，计数器所内，计数器所计得的数却不一定相同，这便是量化误差计得的数却不一定相同，这便是量化误差(又称脉冲又称脉冲计数误差计数误差)即即1误差产生的原因。误差产生的原因。5.22中中T为计数器的主门开启时间，为计数器的主门开启时间，Tx为被为被测信号周期，测信号周期，

11、t1为主门开启时刻至第一个计数脉为主门开启时刻至第一个计数脉冲前沿的时间冲前沿的时间(假设计数脉冲前沿使计数器翻转计数假设计数脉冲前沿使计数器翻转计数)，t2为闸门关闭时刻至下一个计数脉冲前沿的时为闸门关闭时刻至下一个计数脉冲前沿的时间。设计数值为间。设计数值为N(处在处在T区间之内窄脉冲个数，图区间之内窄脉冲个数，图中中N6)，由图可见，由图可见，(5.2-3)(5.2-4)图5.22 脉冲计数误差示意图 脉冲计数最大绝对误差即脉冲计数最大绝对误差即1误差误差(5.2-5)联系式联系式(5.25)，脉冲计数最大相对误差为，脉冲计数最大相对误差为(5.2-6)由上式可以看出，被测值的读数由上式

12、可以看出，被测值的读数N不同时，对量不同时，对量化误差的影响是不同的，增大化误差的影响是不同的，增大N能够减少量化误差。能够减少量化误差。也就是，也就是，当被测信号频率一定时，主门开启时间当被测信号频率一定时，主门开启时间越长，量化的相对误差就越小；当主门开启时间一定越长，量化的相对误差就越小；当主门开启时间一定时，提高被测信号的频率，也可减小量化误差的影响。时，提高被测信号的频率，也可减小量化误差的影响。2闸门时间误差闸门时间误差(标准时间误差标准时间误差)闸门时间不准，造成主门启闭时间或长或闸门时间不准，造成主门启闭时间或长或短，显然要产生测频误差。闸门信号短，显然要产生测频误差。闸门信号

13、T是由晶振是由晶振信号分频而得。设晶振频率为信号分频而得。设晶振频率为fc。(周期为周期为Tc)，分频系数为分频系数为m，所以有，所以有(5.2-7)对式对式(5.2-7)微分，得微分，得由式由式(52-8)、(52-7)可知可知(5.2-8)(5.2-9)考虑相对误差定义中使用的是增量符号考虑相对误差定义中使用的是增量符号，所以用增量符号代替式，所以用增量符号代替式(5.29)中微分符号，中微分符号，改写为改写为(5.2-10)式式(5，2-10)表明：表明：闸门时间相对误差在数闸门时间相对误差在数值上等于晶振频率的相对误差。值上等于晶振频率的相对误差。将式将式(52-6)、(5，2-10)

14、代入式代入式(52-2)得得(5.2-11)fc有可能大于零，也有可能小于零。若按最有可能大于零，也有可能小于零。若按最坏情况考虑，测量频率的最大相对误差应写为坏情况考虑，测量频率的最大相对误差应写为(5.2-12)（1）选择准确度和稳定度高的晶振作为时标信号发生器，）选择准确度和稳定度高的晶振作为时标信号发生器，以减小闸门时间误差。以减小闸门时间误差。（2）在不使计数器产生溢出的前提下，加大分频器的分）在不使计数器产生溢出的前提下，加大分频器的分频系数频系数m，扩大主门的开启时间，扩大主门的开启时间Ts，以减小量化误差的，以减小量化误差的形响。形响。（3）当被测信号频率较低时，用测频方法测得

15、的频率误）当被测信号频率较低时，用测频方法测得的频率误差较大应选用其他方法进行测量。差较大应选用其他方法进行测量。（4）对随机的计数误差，可通过提高信噪比或调小通道）对随机的计数误差，可通过提高信噪比或调小通道增益来减小误差程度。增益来减小误差程度。标准频率比较测量法标准频率比较测量法 用两组计数器在相同的时间门限内同时计数，测得待测信号的脉冲个数为N1、已知的标准频率信号的脉冲个数为N2，设待测信号的频率为fx，已知的标准频率信号的频率为f0；由于测量时间相同，则可得到如下等式：图 一般测量时可能产生的误差时序波形图 等精度测量法等精度测量法 等等精精度度测测量量法法的的机机理理是是在在标标

16、准准频频率率比比较较测测量量法法的的基基础础上上改改变变计计数数器器的的计计数数开开始始和和结结束束与与闸闸门门门门限限的的上上升升沿沿和和下下降降沿沿的的严严格格关关系系。当当闸闸门门门门限限的的上上升升沿沿到到来来时时，如如果果待待测测量量信信号号的的上上升升沿沿未未到到时时两两组组计计数数器器也也不不计计数数，只只有有在在待待测测量量信信号号的的上上升升沿沿到到来来时时，两两组组计计数数器器才才开开始始计计数数；当当闸闸门门门门限限的的下下降降沿沿到到来来时时，如如果果待待测测量量信信号号的的一一个个周周期期未未结结束束时时两两组组计计数数器器也也不不停停止止计计数数，只只有有在在待待测

17、测量量信信号号的的一一个个周周期期结结束束时时两两组组计计数数器器才才停停止止计计数数。这这样样就就克克服服了了待待测测量量信信号号的的脉脉冲冲周周期期不不完完整整的的问问题题，其其误误差差只只由由标标准准频频率率信信号号产产生生，与与待待测测量量信信号号的的频频率率无无关关。最最大大误误差差为为正正负负一一个个标标准准频频率率周周期期，即即t=1/f0。由由于于一一般般标标准准信信号号频频率率都在几十兆赫兹以上，因此误差小于都在几十兆赫兹以上，因此误差小于 10-6。图 等精度测量法的时序波形图 若频率测量模块计数器的计数值为Na,待测频率为fx，恒温晶振的计数值为Nb，恒温晶振的频率为f0

18、，则频率的运算公式为：fx=Nb f0/Na频率测量硬件电路原理图三、测量频率范围的扩大三、测量频率范围的扩大 电子计数器测量频率时，其测量的最高电子计数器测量频率时，其测量的最高频率主要取决于计数器的工作速率，而这又频率主要取决于计数器的工作速率，而这又是由数字集成电路器件的速度所决定的。目是由数字集成电路器件的速度所决定的。目前计数器测量频率的上限为前计数器测量频率的上限为1GHz左右，为左右，为了能测量高于了能测量高于1GHz的频率，有许多种扩大的频率，有许多种扩大测量频率范围的方法。这里我们只介绍一种测量频率范围的方法。这里我们只介绍一种称之为称之为外差法扩大频率测量范围外差法扩大频率

19、测量范围的基本原理。的基本原理。图5.23 外差法扩频测量原理框图 图图5，23为外差法扩频测量的原理框为外差法扩频测量的原理框图。设计数器直接计数的频率为图。设计数器直接计数的频率为fA。被测频。被测频率为率为fx，fx高于高于fA。本地振荡频率为。本地振荡频率为fL，fL为标准频率为标准频率fc 经经m次倍频的频率。次倍频的频率。fL与与fx两者混频以后的差频为两者混频以后的差频为(5.2-13)用计数器频率计测得用计数器频率计测得fA，再加上，再加上fL即即m fc，便得被测频率，便得被测频率(5.2-14)5.3 电子计数法测量周期电子计数法测量周期 周期是频率的倒数，即然电子计数器能

20、周期是频率的倒数，即然电子计数器能测量信号的频率，我们会自然联想到电子计测量信号的频率，我们会自然联想到电子计数器也能测量信号的周期。二者在原理上有数器也能测量信号的周期。二者在原理上有相似之处，但又不等同，下面作具体的讨论。相似之处，但又不等同，下面作具体的讨论。图5.31 计数法测量周期原理框图 一、电子计数法测量周期的原理一、电子计数法测量周期的原理(5.3-1)例如：例如：时标时标T0=1us，若计数值，若计数值N=10000，则显示的，则显示的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“

21、10.00”ms。请注意：显示结果的有效数字末位的意义，它注意：显示结果的有效数字末位的意义，它表示了周期测量的分辨力（应等于时标表示了周期测量的分辨力（应等于时标T0）。）。为便于显示，多档时标设定为为便于显示，多档时标设定为10的幂次方。的幂次方。测量速度与分辨力：一次测量时间即为一个测量速度与分辨力：一次测量时间即为一个周期周期Tx，Tx愈大愈大(频率愈低频率愈低)则测量时间愈长；则测量时间愈长；计数值计数值N与时标有关，时标愈小分辨力愈高。与时标有关，时标愈小分辨力愈高。二、电子计数器测量周期的误差分析二、电子计数器测量周期的误差分析 对对(531)式微分，得式微分，得(5.3-2)式

22、式(532)两端同除两端同除NTc 即即Tx，得，得即即(5.3-3)用增量符号代上式中微分符号，得用增量符号代上式中微分符号，得(5.3-4)因因 ，Tc上升时，上升时，fc下降，所以有下降，所以有 N为计数误差，在极限情况下，量化误差为计数误差，在极限情况下，量化误差 ，所以，所以 由于晶振频率误差由于晶振频率误差 ，的符，的符号可能正，可能为负，考虑最坏情况，号可能正，可能为负，考虑最坏情况，因此应用式因此应用式(534)计算周期误差时，计算周期误差时，取绝对值相加，所以改写式取绝对值相加，所以改写式(534)为为 (5.35)例如，某计数式频率计例如，某计数式频率计 ，在测量周期时，取

23、在测量周期时，取 ，则当被测信号周期，则当被测信号周期 时时 其测量精确度很高，接近晶振频率准确度。其测量精确度很高，接近晶振频率准确度。当当 时，测量误差为时，测量误差为 当当 时，时，由这几个简单例子数量计算结果，可以明由这几个简单例子数量计算结果，可以明显看出，显看出，计数器测量周期时，其测量误差主要计数器测量周期时，其测量误差主要取决于量化误差，被测周期越大取决于量化误差，被测周期越大(fx越小越小)时误时误差越小，被测周期越小差越小，被测周期越小(fx大大)时误差越大。时误差越大。误差曲线误差曲线误差曲线误差曲线分析：分析：分析：分析：误差曲线直观地表示了误差曲线直观地表示了误差曲线

24、直观地表示了误差曲线直观地表示了测频误差与被测频率测频误差与被测频率测频误差与被测频率测频误差与被测频率fxfx和闸门和闸门和闸门和闸门时间时间时间时间TsTs的关系的关系的关系的关系。fxfx愈大则误差愈小，闸门时间愈大误差也愈愈大则误差愈小，闸门时间愈大误差也愈愈大则误差愈小，闸门时间愈大误差也愈愈大则误差愈小，闸门时间愈大误差也愈小，并且，测频误差以标准频率误差为极限。小，并且，测频误差以标准频率误差为极限。小，并且，测频误差以标准频率误差为极限。小，并且，测频误差以标准频率误差为极限。三、中介频率三、中介频率 式式(5，212)表明，被测信号频率表明，被测信号频率fx越高，越高，用计数

25、法测量频率的精确度越高，而式用计数法测量频率的精确度越高，而式(535)表明，被测信号周期表明，被测信号周期Tx越长，用计数法越长，用计数法测量周期的测量精确度越高，显然二者结论测量周期的测量精确度越高，显然二者结论是对立的。因为频率与周期有互为例数关系，是对立的。因为频率与周期有互为例数关系，所以频率、周期的测量可以相互转换，即是所以频率、周期的测量可以相互转换，即是说测信号周期可以先测出频率，经倒数运算说测信号周期可以先测出频率，经倒数运算得到周期；测信号频率，可以先测出周期，得到周期；测信号频率，可以先测出周期，再经倒数运算得到频率。再经倒数运算得到频率。人们自然会想到，人们自然会想到，

26、测高频信号频率时，测高频信号频率时，用计数法直接测出频率；测低频信号频率时，用计数法直接测出频率；测低频信号频率时，用计数法先测其周期，再换算为频率，以期用计数法先测其周期，再换算为频率，以期得到高精度的测量。得到高精度的测量。若测信号的周期，可以采取与上述相反若测信号的周期，可以采取与上述相反的过程。所谓高频、低频是以称之为的过程。所谓高频、低频是以称之为“中界中界频率频率”的频率为界来划分的。的频率为界来划分的。“中界频率中界频率”是这样来定义的：是这样来定义的：对某信号使用测频法和测对某信号使用测频法和测周法测量频率，两者引起的误差相等，则该周法测量频率，两者引起的误差相等，则该信号的频

27、率定义为中界频率，记为信号的频率定义为中界频率，记为f0。5.4 电子计数法测量时间间隔电子计数法测量时间间隔一、时间间隔测量原理一、时间间隔测量原理 时间间隔：指时间间隔：指两个时刻点两个时刻点之间的时间段。在测量技术中，两之间的时间段。在测量技术中，两个时刻点通常由个时刻点通常由两个事件两个事件确定。如，确定。如，一个一个周期信号的两个周期信号的两个同相位点同相位点（如过零点）所确定的时间间隔即为周期。（如过零点）所确定的时间间隔即为周期。两个事件的例子及测量参数还有：两个事件的例子及测量参数还有：同一信号波形上两个不同点之间同一信号波形上两个不同点之间脉冲信号参数脉冲信号参数；两个信号波

28、形上，两点之间两个信号波形上，两点之间相位差的测量相位差的测量；手动触发手动触发定时、累加计数。定时、累加计数。测量方法：测量方法：由两个事件触发得到起始信号和终止信由两个事件触发得到起始信号和终止信号，经过门控双稳态电路得到号，经过门控双稳态电路得到“门控信号门控信号”，门控，门控时间即为被测的时间间隔。在门控时间内，仍采用时间即为被测的时间间隔。在门控时间内，仍采用“时标计数时标计数”方法测量（即所测时间间隔由方法测量（即所测时间间隔由“时标时标”量化）量化）。图图541为测量时间间隔的原理框图。为测量时间间隔的原理框图。它有两个独立的通道输入，即它有两个独立的通道输入，即A通道与通道与B

29、通通道。一个通道产生打开时间闸门的触发脉冲，道。一个通道产生打开时间闸门的触发脉冲，另一个通道产生关闭时间闸门的触发脉冲。另一个通道产生关闭时间闸门的触发脉冲。对两个通道的斜率开关和触发电平作不同的对两个通道的斜率开关和触发电平作不同的选择和调节，就可测量一个波形中任意两点选择和调节，就可测量一个波形中任意两点间的时间间隔。间的时间间隔。原理框图原理框图原理框图原理框图欲测量时间间隔的起始、终止信号分别由欲测量时间间隔的起始、终止信号分别由欲测量时间间隔的起始、终止信号分别由欲测量时间间隔的起始、终止信号分别由B B、C C通道通道通道通道输入。时标由机内提供。如下图。输入。时标由机内提供。如

30、下图。输入。时标由机内提供。如下图。输入。时标由机内提供。如下图。图5.41 时间隔测量原理框图相位差的测量相位差的测量利用时间间隔的测量，可以测量两个同频率的信号之间的相位差。两个信号分别由B、C通道输入，并选择相同的触发极性和触发电平。测量原理如下图：为减小测量误差，分别取+、-触发极性作两次测量，得到t1、t2再取平均，则5.5 典型通用电子计数器典型通用电子计数器 电子计数器测频率、周期、时间间隔的电子计数器测频率、周期、时间间隔的原理是相似的，所用主要部件也相同。因原理是相似的，所用主要部件也相同。因此，一般做成通用仪器，称为此，一般做成通用仪器，称为“通用计数通用计数器器”或或“电

31、子计数式频率计电子计数式频率计”，可以用来，可以用来测待测信号的频率、周期、时间间隔、脉测待测信号的频率、周期、时间间隔、脉冲宽度、频率比等。若配置必要的插件，冲宽度、频率比等。若配置必要的插件，还可以测量信号相位、电压等等。还可以测量信号相位、电压等等。以以E-312型电子计数式频率计为例。型电子计数式频率计为例。E-312A型通用电子计数器的仪器面板布置型通用电子计数器的仪器面板布置前面板前面板 后面板后面板 一、一、E-312型电子计数式频率计的主要技术指标型电子计数式频率计的主要技术指标 晶振频率：1MHz，频率精确度为210-7；测量频率范围：10Hz10MHz；闸门时间：1ms、1

32、0ms、1s、10s五档；测量周期范围：；时基频率周期：五种；周期倍乘：1、10、102、103、104五 档；显示：七位数字显示。二、二、E-312型电子计数式频率计的原理框图型电子计数式频率计的原理框图 图图551是该频率计的原理框图是该频率计的原理框图oK：为功能选择开关，简称为为功能选择开关，简称为“功能功能”开关，它开关，它由三个八档位的分开关即由三个八档位的分开关即K1-1、K1-2、K1-3组成。组成。K1-1、K1-2、K1-3分别置于分别置于A、B、C三个通道中。当三个通道中。当K1置置“1”“8”位即位即K1-1、K1-2、K1-3同时置同时置“1”“8”位时的位时的功能分

33、别为：功能分别为：“广位为计数。广位为计数。“2”位为位为A(B一一C)，即测量，即测量B、C通道输入的脉冲之通道输入的脉冲之间且通道输入信号脉冲的个数。间且通道输入信号脉冲的个数。图5.51 E-312型计数式频率计原理框图 “3”位为位为AB，即测量，即测量A通道输入信通道输入信号频率与号频率与B通道输入信号频率之比。通道输入信号频率之比。“4”位为自校。位为自校。“5”位为频率位为频率A，即测，即测量量A通道输入信号的频率。通道输入信号的频率。“6”位为时位为时间间B一一C，即测量，即测量B、C两通道输入信号两通道输入信号之间的时间间隔。之间的时间间隔。“7”位为时间位为时间B，即，即测

34、量测量B通道输入信号任意两时刻之间的间通道输入信号任意两时刻之间的间隔。隔。“8”位为周期位为周期B，即测量，即测量B通道输通道输入信号的周期。入信号的周期。K2为测频率时的闸门时间选择开关和为测频率时的闸门时间选择开关和测周期时的周期倍乘开关，它是有五个档测周期时的周期倍乘开关，它是有五个档位的开关，当位的开关，当K2置于置于“1”“5”位时分位时分别对应于别对应于1ms或或1，10ms或或10，100ms或或102，1s或或103，l0s或或104五档。五档。K3为测周期时使用的时标为测周期时使用的时标(时基时基)信号信号选择开关，它由两个有五档位的分开关即选择开关，它由两个有五档位的分开

35、关即K3-1、K3-2组成。组成。K3-1置于置于A通道中，通道中，K3-2置置于时基信号通道中。于时基信号通道中。图5.52 用与或门作开关一、应用一、应用E-312进行测量进行测量 1测量频率测量频率 图图55-3为为E-312测量频率时的简测量频率时的简化框图。这时，化框图。这时，“功能功能”开关开关K1置置“5”位；闸门时间开关位；闸门时间开关K2，根据需要将它置，根据需要将它置在某一位置在某一位置E图中图中K 2置置“俨俨(1s时标开关时标开关处任意位置。晶振信号处任意位置。晶振信号(fc1MHz)经整经整形后通过三个十进分频器形后通过三个十进分频器I、II、，得，得1kHz信号；再

36、经与或门信号；再经与或门G14和三个十进和三个十进分频器分频器IV、V、，得，得1Hz信号信号,最后经与或门最后经与或门G15、G7以及与门以及与门G16、G8加到门控双稳输入，使之形成加到门控双稳输入，使之形成1s闸门闸门信号加到时间闸门信号加到时间闸门(主门主门)G5。被测信号从。被测信号从A通道输入，经放大整形后通过与或门通道输入，经放大整形后通过与或门G，和时间闸门，和时间闸门G5，G5的输出加于七位计的输出加于七位计数译码显示器计数并用数码管显示出测数译码显示器计数并用数码管显示出测量结果。量结果。2测量周期测量周期 图图55-4为为E-312测量信号周期时的简测量信号周期时的简化框图。化框图。3测量两个信号源产生的脉冲之间的时间测量两个信号源产生的脉冲之间的时间 间隔。间隔。图图555为为E-312测量两个信号源产测量两个信号源产生的脉冲之间的时间间隔简化框图。生的脉冲之间的时间间隔简化框图。图5.53 测量频率简化框图图5.54 测量周期简化框图图5.55 测量时间间隔简化框图