電子計(jì)數(shù)器測量ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-26 02:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 原理 第 24頁 2）主門電路 ◆ 功能： 主門 也稱為 閘門 ，通過“門控信號(hào)”控制進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖，使計(jì)數(shù)器只對(duì)預(yù)定的“閘門時(shí)間”之內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)。 ◆ 電路： 由“與門”或“或門”構(gòu)成。其原理如下圖： ◆ 由 “與門”構(gòu)成的主門，其“門控信號(hào)”為‘ 1’時(shí)，允許計(jì)數(shù)脈沖通過； 由 “或門”構(gòu)成的主門，其“門控信號(hào)”為‘ 0’時(shí)，允許計(jì)數(shù)脈沖通過。 ◆ “門控信號(hào)”還可 手動(dòng)操作 得到，如實(shí)現(xiàn)手動(dòng)累加計(jì)數(shù)。 與門TATBTATBAB C電子測量原理 第 25頁 3）計(jì)數(shù)與顯示電路 ◆ 功能： 計(jì)數(shù)電路 對(duì)通過主門的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)（計(jì)數(shù)值代表了被測頻率或時(shí)間），并通過 數(shù)碼顯示器 將 測量結(jié)果直觀地顯示出來。 為了便于觀察和讀數(shù)，通常使用 十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路 。 ◆計(jì)數(shù)電路的重要指標(biāo)： 最高計(jì)數(shù)頻率 。 計(jì)數(shù)電路一般由多級(jí)雙穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，受內(nèi)部狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間限制，使計(jì)數(shù)電路存在 最高計(jì)數(shù)頻率的限制 。而且對(duì)多位計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率主要由 個(gè)位計(jì)數(shù)器 決定。 ◆不同電路具有不同的工作速度： 如 74LS（ 74HC）系列為 30~40MHz； 74S系列為 100MHz； CMOS電路約 5MHz； ECL電路可達(dá) 600MHz。 電子測量原理 第 26頁 3）計(jì)數(shù)與顯示電路 ? 類型：單片集成與可編程計(jì)數(shù)器 ? 單片集成的中小規(guī)模 IC如： 74LS90（ MC11C90）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 74LS390、 CD4018(MC14018)為雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 ? 可編程計(jì)數(shù)器 IC如： Intel8253/8254等。 ? 顯示器 ? LED、 LCD 、熒光（ VFD）等。 ? 顯示電路： 包括鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)電路。 ? 如 74LS4 CD4511等。 ? 專用計(jì)數(shù)與顯示單元電路： 如 ICM7216D。 電子測量原理 第 27頁 4）時(shí)基產(chǎn)生電路 ◆ 功能： 產(chǎn)生測頻時(shí)的 “ 門控信號(hào) ” （多檔閘門時(shí)間可選）及時(shí)間測量時(shí)的 “ 時(shí)標(biāo) ” 信號(hào)（多檔可選）。 ◆實(shí)現(xiàn)： 由內(nèi)部 晶體振蕩器 （也可外接），通過 倍頻或分頻得到。再 通過門控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得到 “ 門控信號(hào) ” 。 如，若 fc=1MHz,經(jīng) 106分頻后，可得到 fs=1Hz(周期 Ts=1s) 的時(shí)基信號(hào)，經(jīng)過 門控雙穩(wěn)態(tài)電路得 到寬度為 Ts=1s的 門控信號(hào)。 電子測量原理 第 28頁 5）控制電路 ◆ 功能： 產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制、協(xié)調(diào)各電路單元的工作，使整機(jī)按 “復(fù)零－測量－顯示” 的工作程序完成自動(dòng)測量的任務(wù)。如下圖所示： 準(zhǔn)備期 （ 復(fù)零，等待） 測量期 （開門，計(jì)數(shù)） 顯示期 （關(guān)門，停止計(jì)數(shù)） 電子測量原理 第 29頁 電子計(jì)數(shù)器的測量功能 1）頻率測量 ◆原理：計(jì)數(shù)器嚴(yán)格按照 的定義實(shí)現(xiàn)頻率測量。 根據(jù)上式的頻率定義， T為采樣時(shí)間， N為 T內(nèi)的周期數(shù)。采樣時(shí)間 T預(yù)先由閘門時(shí)間 Ts確定（時(shí)基頻率為 fs）。則 或 該式表明，在數(shù)字化頻率測量中，可 用計(jì)數(shù)值 N表示 fx。它體現(xiàn)了數(shù)字化頻率測量的 比較法測量原理 。 ◆例如： 閘門時(shí)間 Ts=1s，若計(jì)數(shù)值 N=10000，則顯示的 fx為“ 10000”Hz，或 “ ”kHz。如閘門時(shí)間 Ts=，則計(jì)數(shù)值N=1000，則顯示的 fx為 “ ”kHz。 請(qǐng)注意： 顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位 的意義，它 表示了頻率測量的分辨力（應(yīng)等于時(shí)基頻率 fs ） 。 TN?fxssNf NfT?? xsxs TT ＝?N電子測量原理 第 30頁 1）頻率測量 ? 原理框圖和工作波形圖（ fx由 A通道輸入，內(nèi)部時(shí)基） ? 為便于測量和顯示，計(jì)數(shù)器通常為 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 ，多檔閘門時(shí)間設(shè)定為 10的冪次方 ，這樣可直接顯示計(jì)數(shù)結(jié)果，并通過移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)和單位的配合，就可得到被測頻率。 ? 測量速度與分辨力 ：閘門時(shí)間 Ts為頻率測量的采樣時(shí)間，Ts愈大，則測量時(shí)間愈長，但計(jì)數(shù)值 N愈大，分辨力愈高。 TB 放大 、 整形 閘門 門控電路 計(jì)數(shù) 顯示 A fx 分頻電路 時(shí)基 Ts 電子測量原理 第 31頁 電子計(jì)數(shù)器的測量功能 2）頻率比的測量 ◆原理：實(shí)際上，前述頻率測量的比較測量原理就是一種頻率比的測量： fx對(duì) fs的頻率比 。 據(jù)此，若要測量 fA對(duì) fB的頻率比（假設(shè) fAfB），只要用 fB的周期 TB作為閘門，在 TB時(shí)間內(nèi)對(duì) fA作周期計(jì)數(shù)即可。 ◆方法： fA對(duì) fB分別由 A、 B兩通道輸入，如下圖。 BAABTfNTf??電子測量原理 第 32頁 ◆ 注意： 頻率較高者由 A通道輸入，頻率較低者由 B通道輸入。 ◆ 提高頻率比的測量精度： 擴(kuò)展 B通道信號(hào)的周期個(gè)數(shù) 。 例如：以 B通道信號(hào)的 10個(gè)周期作為閘門信號(hào)，則計(jì)數(shù)值為： ,即計(jì)數(shù)值擴(kuò)大了 10倍，相應(yīng)的測量精度也就提高了 10倍。為得到真實(shí)結(jié)果，需將計(jì)數(shù)值 N縮小 10倍（小數(shù)點(diǎn)左移 1位），即 ◆ 應(yīng)用： 可方便地測得電路的分頻或倍頻系數(shù)。 10ABf Nf ?2）頻率比的測量 10 10BAABTfN ??電子測量原理 第 33頁 3）周期的測量 ◆原理： “時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)法” 周期測量。 對(duì)被測周期 Tx，用已知的較小單位時(shí)間刻度 T0（“時(shí)標(biāo)”）去量化，由 Tx所包含的“時(shí)標(biāo)”數(shù) N即可得到 Tx。即 該式表明， “時(shí)標(biāo)”的計(jì)數(shù)值 N可表示周期 Tx。也體現(xiàn)了時(shí)間間隔（周期）的 比較測量原理 。 ◆實(shí)現(xiàn)： 由 Tx得到 閘門 ；在 Tx內(nèi)計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)。 —— Tx由 B通道輸入，內(nèi)部時(shí)標(biāo)信號(hào)由 A通道輸入（ A通道外部輸入斷開）。 電子計(jì)數(shù)器的測量功能 0xT NT?電子測量原理 第 34頁 ◆ 原理框圖：
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