【文章內(nèi)容簡介】 時標 ” 數(shù) N即可得到 Tx。 即該式表明， “ 時標 ” 的計數(shù)值 N可表示周期 Tx。 也體現(xiàn)了時間間隔（周期）的 比較測量原理 ?！?實現(xiàn)： 由 Tx得到 閘門 ；在 Tx內(nèi)計數(shù)器對時標計數(shù)?！?Tx由 B通道輸入，內(nèi)部時標信號由 A通道輸入?！?原理 框圖 ：◆ 例如： 時標 T0=1us， 若計數(shù)值 N=10000， 則顯示的 Tx為 “ 10000”us 。顯示結(jié)果的有效數(shù)字 ， 表示周期測量的分辨力?！?測量速度與分辨力 ：一次測量時間即為一個周期 Tx， Tx愈大 (頻率愈低 )則測量時間愈長；計數(shù)值 N與時標有關，時標愈小分辨力愈高。4）時間間隔的測量◆ 時間間隔： 在測量中，兩個時刻點通常由 兩個事件確定。如，一個 周期信號的兩個同相位點 （如過零點）所確定的時間間隔即為周期?！?兩個事件 例子及 測量參數(shù) 還有：同一信號波形上兩個不同點之間 ?脈沖信號參數(shù) ；兩個信號波形上，兩點之間 ?相位差的測量 ；手動觸發(fā) ?定時、累加計數(shù)?！?測量方法： 由 兩個事件 觸發(fā)得到 起始信號和終止信號 ，經(jīng)過門控雙穩(wěn)態(tài)電路得到 “ 門控信號 ” ，門控時間即為被測的時間間隔。在門控時間內(nèi)，仍 采用 “ 時標計數(shù) ” 方法 測量（即所測時間間隔由 “ 時標 ” 量化）。u原理框圖原理框圖欲測量時間間隔的起始、終止信號分別由欲測量時間間隔的起始、終止信號分別由 B、 C通道通道 輸入。時標由機內(nèi)提供。如下圖。輸入。時標由機內(nèi)提供。如下圖?！? 觸發(fā)極性 選擇和 觸發(fā)電平 調(diào)節(jié)：為增加測量的靈活性， B、 C輸入通道都設置有觸發(fā)極性 (+、 )和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)，以完成各種時間間隔的測量。VBVc起始停止開門時間C＋ (50%)B＋ (50%)起始停止開門時間VBVcB＋ (50%)C (50%)(50%) － B + (50%) C +(50%) － (50%) C＋ (90%)閘門信號關門信號開門信號B ＋ (10%)? 相位差的測量– 利用時間間隔的測量，可以測量兩個同頻率的信號之間的相位差。– 兩個信號分別由 B、 C通道輸入，并選擇相同的觸發(fā)極性和觸發(fā)電平。– 測量原理如下圖：– 為減小測量誤差，分別取+、 觸發(fā)極性作兩次測量，得到 t t2再取平均，則5）自檢（自校）◆ 功能： 檢驗儀器內(nèi)部電路及邏輯關系是否正常?！?實現(xiàn)方法： 為判斷自檢結(jié)果是否正確，該結(jié)果應該在自檢實施前即是已知的。為此， 用機內(nèi)的時基 Ts（ 閘門信號）對時標 T0計數(shù) ，則計數(shù)結(jié)果應為：◆ 自檢的方框圖：◆ 例如： 若選擇 Ts=10ms,T0=1us,則 自檢顯示應穩(wěn)定在 N=10000?！?自檢 不能檢測內(nèi)部基準源 。放大整形晶振放大整形閘門 計數(shù)器顯示門控電路分頻電路T0 Tx 測量誤差的來源1）量化誤差◆ 量化誤差： 由 fx=N/Ts=Nfs和 Tx=NT0， 可見， 由于計數(shù)值 N為整數(shù) ， fx和 Tx必然產(chǎn)生 “ 177。1 誤差 ” ，即“ 量化誤差 ” 。它是所有數(shù)字化儀器都存在的誤差?！?產(chǎn)生原因： 量化誤差并非由于計數(shù)值 N的不準確造成。而是 由于閘門開啟和關閉的時間與被測信號不同步引起 ，使得在閘門開始和結(jié)束時刻有一部分 時間零頭 沒有被計算在內(nèi)而造成的測量誤差。 電子計數(shù)器的測量誤差u如圖，同一被測信號，在相同的閘門時間內(nèi)，計數(shù)結(jié)果不同。根據(jù)頻率定義，準確的 fx應為式中，即， 或 因此，量化誤差的影響相當于計數(shù)值 N的 “ 177?！?個字?！? 是隨機的，它們 服從均勻分布，其差值 則服從三角分布。2）觸發(fā)誤差◆ 觸發(fā)誤差 ：輸入信號都需經(jīng)過通道電路放大、整形得到脈沖信號，即 輸入信號 ?脈沖信號 。這種 轉(zhuǎn)換要求只對信號幅值和波形變換，不能改變其頻率 。但是，若輸入被測信號 疊加有干擾信號 ，信號的頻率及相對閘門信號的觸發(fā)點就可能變化。產(chǎn)生的測量誤差稱 “ 觸發(fā)誤差 ” ，既 “ 轉(zhuǎn)換誤差 ” ?！?如圖。周期為 Tx的輸入信號，觸發(fā)電平在A1點，但在 A1’ 點上有干擾信號 (幅度 Vn)。提前觸發(fā) ,周期 Tx?Tx’ 。3）標準頻率誤差 機內(nèi)時基和時標是頻率和時間間隔測量的參考基準，它們由內(nèi)部晶體振蕩器分頻或倍頻后產(chǎn)生。其 準確度和測量時間之內(nèi)的短期穩(wěn)定度 將直接影響測量結(jié)果。 通常，要求 標準頻率誤差小于測量誤差的一個數(shù)量級 。因此，內(nèi)部晶振要求較高穩(wěn)定性。若不能滿足測量要求，還可外接更高準確度的 外部基準源 。 頻率測量的誤差分析1）誤差表達式◆ 由頻率測量表達式： fx=N/Ts=Nfs， 計數(shù)器直接測頻的誤差由兩項組成：即量化誤差（ 177。1 誤差）和標準頻率誤差?？傉`差采用分項誤差絕對值合成，式中， 即為 177。1 誤差，其最大值為 ,而 由于 fs由晶振 (fc)分頻得到，設 fs=fc/k， 則于是，頻率測量的誤差表達式可寫成：誤誤差差曲曲線線 誤差曲線直觀地表示了誤差曲線直觀地表示了 測頻誤差與被測頻率測頻誤差與被測頻率 fx和和閘門時間閘門時間 Ts的關系的關系 。 fx愈大則誤差愈小，閘門時間愈愈大則誤差愈小，閘門時間愈大誤差也愈小，且測頻誤差以標準頻率誤差為極限。大誤差也愈小，且測頻誤差以標準頻率誤差為極限。2）量化誤差的影響◆ 從頻率測量的誤差表達式：可知，量化誤差為它是頻率測量的主要誤差。為減小量化誤差，需增大計數(shù)值 N：◆ 但增大閘門時間將降低 測量速度 ，并且計數(shù)值的增加不應超過計數(shù)器的 計數(shù)容量 。例如： 一個 6位的計數(shù)器，最大顯示為 999999，當用 Ts=10s的閘門測量 fx=1MHz時 ,顯然溢出 。3）實例分析[例 ] 被測頻率 fx＝ 1MHz， 選擇閘門時間 Ts＝ 1s， 則由177。1 誤差產(chǎn)生的測頻誤差 (不考慮標準頻率誤差 )為： Ts增加為 10s， 則計數(shù)值增加 10倍，相應的測頻誤差也降低 10倍，為 177。110 － 7，但測量時間將延長 10倍。注意： 該例中，當選擇閘門時間 Ts＝ 1s時，要求標準頻率誤差優(yōu)于 177。110 － 7 （即比量化誤差高一個數(shù)量級），否則，標準頻率誤差在總測量誤差中不能忽略。 周期測量的誤差分析1）誤差表達式◆ 由基本表達式： 根據(jù)誤差合成公式，可得： 式中， 和 分別為量化誤差和時標周期誤差。 由 (Tc為晶振周期， k為倍頻或分頻比 )， 有： 而計數(shù)值 N為： 所以，2）量化誤差的影響◆ 由測周的誤差表達式：第一項即為 量化誤差 。它表示 Tx愈大，量化誤差愈小。晶振的分頻系數(shù) k愈小，則時標周期愈小，在相同的 Tx內(nèi)計數(shù)值愈大。第二項為 標準頻率誤差 ，小于測量誤差的一個數(shù)量級，可作為微小誤差不予考慮?！?為減小量化誤差，應增加計數(shù)值 N， 但也需注意不可使其 溢出 。例如： 一個 6位的計數(shù)器，最大顯示為 999999,當用 T0=1us的時標測量 Tx=10s(fx=)時 ,應顯示 “ 10000000”us 或“ ”s, 顯然溢出 。3）中界頻率◆ 測頻時，被測頻率 fx低，量化誤差愈大； 測周時，被測頻率 fx高，量化誤差愈大。在測頻與測周之間，存在一個中界頻率 fm，當 fxfm時，應用測頻；當 fxfm時，應用測周方案。◆ 中界頻率 fm的確定 :量化誤差取決于計數(shù)值 N， 測頻時 。 測周時 。令 兩式相等，并用 Tm表示 Tx： 有： 例： 若 Ts=1s,T0=1us，則 fm=1kHz,在該頻率上 ,測頻與測周的量化誤差相等。4）觸發(fā)誤差◆ 頻率測量時觸發(fā)誤差的影響● 尖峰脈沖的干擾如圖，尖峰脈沖只引起觸發(fā)點的改變，對測頻影響不大。 ● 高頻疊加干擾如圖，產(chǎn)生錯誤計數(shù)。 ● 措施增大觸發(fā)窗或減小信號幅度；輸入濾波。 ◆◆ 周期測量時觸發(fā)誤差的影響周期測量時觸發(fā)誤差的影響● 尖峰脈沖 ：： 周期測量時，尖峰脈沖的干擾對測量結(jié)果周期測量時，尖峰脈沖的干擾對測量結(jié)果的影響非常嚴重。如圖，測量誤差為：的影響非常嚴重。如圖，測量誤差為：● 分析： 設輸入為正弦波：設輸入為正弦波： ,干擾幅度為干擾幅度為 Vn。對觸發(fā)點對觸發(fā)點 A1作切線作切線 ab，其，其 斜率