電子計(jì)數(shù)器測(cè)量ppt課件-資料下載頁
2025-04-29 02:58本頁面
【正文】 來源 3）標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 機(jī)內(nèi)時(shí)基（閘門時(shí)間）和時(shí)標(biāo)是頻率和時(shí)間間隔測(cè)量的參考基準(zhǔn)，它們由內(nèi)部晶體振蕩器（標(biāo)準(zhǔn)頻率源）分頻或倍頻后產(chǎn)生。因此，其 準(zhǔn)確度和測(cè)量時(shí)間之內(nèi)的短期穩(wěn)定度 將直接影響測(cè)量結(jié)果。 通常，要求 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差小于測(cè)量誤差的一個(gè)數(shù)量級(jí) 。 因此，內(nèi)部晶振要求較高穩(wěn)定性。 若不能滿足測(cè)量要求，還可外接更高準(zhǔn)確度的 外部基準(zhǔn)源 。 電子測(cè)量原理 第 45頁 頻率測(cè)量的誤差分析 1）誤差表達(dá)式 ◆ 由頻率測(cè)量表達(dá)式： fx=N/Ts=Nfs，計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻的誤差主要由兩項(xiàng)組成：即量化誤差（ 177。 1誤差）和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差?？傉`差采用分項(xiàng)誤差絕對(duì)值合成，即 : 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(shè) fs=fc/k，則 于是，頻率測(cè)量的誤差表達(dá)式可寫成： xsffNf N f?????N? 1N? ? ?scscffff???s sxxTN T fT??1xcx s x cfff T f f????? ? ?????電子測(cè)量原理 第 46頁 1）誤差表達(dá)式 ?誤差曲線 ?分析： 誤差曲線直觀地表示了 測(cè)頻誤差與被測(cè)頻率 fx和閘門時(shí)間 Ts的關(guān)系 。 fx愈大則誤差愈小，閘門時(shí)間愈大誤差也愈小，并且，測(cè)頻誤差以標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差為極限。 電子測(cè)量原理 第 47頁 頻率測(cè)量的誤差分析 2）量化誤差的影響 ◆ 從頻率測(cè)量的誤差表達(dá)式： 可知，量化誤差為 它是頻率測(cè)量的主要誤差（標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差一般可忽略）。 為減小量化誤差，需增大計(jì)數(shù)值 N： 增大閘門時(shí)間 Ts或在相同的閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量 較高的頻率 可得到較大的 N。 ◆但需注意： 增大閘門時(shí)間將降低 測(cè)量速度 ，并且計(jì)數(shù)值的增加不應(yīng)超過計(jì)數(shù)器的 計(jì)數(shù)容量 ，否則將產(chǎn)生溢出（高位無法顯示）。 例如： 一個(gè) 6位的計(jì)數(shù)器，最大顯示為 999999，當(dāng)用 Ts=10s的閘門測(cè)量 fx=1MHz時(shí) ,應(yīng)顯示“ ”Hz或 ”MHz ,顯然溢出 。 1xcx s x cfff T f f????? ? ?????xs fTNNN 11 ?????電子測(cè)量原理 第 48頁 頻率測(cè)量的誤差分析 3） 實(shí)例分析 [例 ] 被測(cè)頻率 fx＝ 1MHz， 選擇閘門時(shí)間 Ts＝ 1s， 則由 177。 1誤差產(chǎn)生的測(cè)頻誤差 (不考慮標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 )為： 若 Ts增加為 10s， 則計(jì)數(shù)值增加 10倍 ， 相應(yīng)的測(cè)頻誤差也降低 10倍 ， 為 177。 1 10－ 7， 但測(cè)量時(shí)間將延長 10倍 。 注意：該例中 ， 當(dāng)選擇閘門時(shí)間 Ts＝ 1s時(shí) ， 要求標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差優(yōu)于 177。 1 10－ 7 （ 即比量化誤差高一個(gè)數(shù)量級(jí) ） ， 否則 ，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差在總測(cè)量誤差中不能忽略 。 66 10110111 ?????????xxff電子測(cè)量原理 第 49頁 周期測(cè)量的誤差分析 1）誤差表達(dá)式 ◆ 由測(cè)周的基本表達(dá)式： 根據(jù)誤差合成公式，可得： 式中， 和 分別為量化誤差和時(shí)標(biāo)周期誤差。 由 (Tc為晶振周期， k為倍頻或分頻比 )， 有： 而計(jì)數(shù)值 N為： 所以， 00TTNNTTxx ?????xcNkN T f? ?0xT N T??ccx x c c x c cTfT k kT T f T T f f????? ? ? ? ? ? ?????1NNN??? 00TT?0 cT kT?00ccT T fT T f? ? ?? ? ?0x x x ccT T T fNT k T k? ? ?電子測(cè)量原理 第 50頁 周期測(cè)量的誤差分析 2）量化誤差的影響 ◆ 由測(cè)周的誤差表達(dá)式： 其中，第一項(xiàng)即為 量化誤差 。它表示 Tx愈大（被測(cè)信號(hào)的頻率愈低），則量化誤差愈小，其意義為 Tx愈大則計(jì)入的時(shí)標(biāo)周期數(shù) N愈大。另外，晶振的分頻系數(shù) k愈小，則時(shí)標(biāo)周期愈小，在相同的 Tx內(nèi)計(jì)數(shù)值愈大。 此外，第二項(xiàng)為 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 ，通常也要求小于測(cè)量誤差的一個(gè)數(shù)量級(jí)，這時(shí)就可作為微小誤差不予考慮。 ◆ 為減小量化誤差，應(yīng)增加計(jì)數(shù)值 N，但也需注意不可使其溢出 。 例如： 一個(gè) 6位的計(jì)數(shù)器，最大顯示為 999999,當(dāng)用 T0=1us的時(shí)標(biāo)測(cè)量 Tx=10s(fx=)時(shí) ,應(yīng)顯示“ 10000000”us或“ ”s,顯然溢出 。 ccx x c c x c cTfT k kT T f T T f f????? ? ? ? ? ? ?????電子測(cè)量原理 第 51頁 周期測(cè)量的誤差分析 3）中界頻率 ◆ 測(cè)頻時(shí)，被測(cè)頻率 fx愈低，則量化誤差愈大； 測(cè)周時(shí)，被測(cè)頻率 fx愈高，則量化誤差愈大。 可見，在測(cè)頻與測(cè)周之間，存在一個(gè)中界頻率 fm， 當(dāng) fxfm時(shí)，應(yīng)采用測(cè)頻；當(dāng) fxfm時(shí)，應(yīng)采用測(cè)周方案。 ◆ 中界頻率 fm的確定 量化誤差取決于計(jì)數(shù)值 N，測(cè)頻時(shí) 。 測(cè)周時(shí) 。 令兩式相等，并用 Tm表示 Tx： 于是，有： 或 例：若 Ts=1s,T0=1us，則 fm=1kHz,在該頻率上 ,測(cè)頻與測(cè)周的量化誤差相等。 sxTNT? 0xTNT?0smmTTTT?0msT T T?01msf TT?電子測(cè)量原理 第 52頁 周期測(cè)量的誤差分析 4）觸發(fā)誤差 ◆ 頻率測(cè)量時(shí)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(diǎn)的改變， 對(duì)測(cè)頻影響不大。 ● 高頻疊加干擾 如圖，產(chǎn)生錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。 ● 措施 增大觸發(fā)窗或減小信號(hào)幅度； 輸入濾波。
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