第4章 频率测量与仪器应用

基本工作原理 基本测量方法
E312B 型通用电子计数器
E312A型通用电子计数器是一种具有多种测试功 能并采用大规模集成电路的电子计数式测 量仪器，因 具有体积小、重用。
1）主要技术性能 ： （1）、频率测量 ； （2）、周期测量 ； （3）、频率比测量 。
1）主要技术性能 ：
最大。被测频率可用下式计算:
f x f0 1 LC
f 0 为谐振回路的谐振频率，L、C分别为谐振回路谐
振电感和谐振电容。
1、无源测频法 2）电桥法 凡是平衡条件与频率有关的任何电桥都可用来测频， 但要求电桥的频率特性尽可能尖锐。测频电桥的种类很 多，常用的有文氏电桥、谐振电桥和双T电桥，部分内 容参看有关书籍。
图4-2 彩色电视副载波的测量
数频率的概念 频率-电压变换法 频率的概念与测量方法 无源测频法 电桥法
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谐振法
拍频法
比较法 差频法
1、无源测频法 1）谐振法
1、无源测频法 1）谐振法 被测信号经互感M与LC串联谐振回路进行松耦合，改变可 f
x
变电容器C，使回路发生串联谐振。谐振时回路电流I达到
周期的原理方框图如图4-10所示。
提高信噪比和采用多周期测量法可以减小触发误差
的影响，标准频率误差通常可以忽略不计，下面讨论量
化误差的影响。经过推导得知，测周量化误差为：
所谓的高频或低频是相对于电子计数器的中界频率 而言的。中界频率是指采用测频和测周两种方法进行测
量，产生大小相等的量化误差时的被测信号的频率。
知识重点
教
知识难点
推荐教学方式
建议学时
推荐学习方法 学 必须掌握的 理论知识 必须掌握的技能
时间和频率是电子技术中两个重要的基本参量，在 航天、航海、工业、交通、通信及国民经济各个领域有 着十分重要的应用。人们熟知的信息传输与处理、现代
数字化技术和计算机都离不开频率与时间的测量，此外，
其他许多电参量的测量方案、测量结果都与频率、时间 有着十分密切额定关系，因此它们的测量是相当重要的。
1.从频率测量的实际应用入手，通过对应用案例的分析，加深对电子计数 器的感性认识。 2.另举一实用的电子计数器使用进行案例分析，巩固理论知识，将理论与 实际结合起来，同时拓展学生知识面。 6学时 1.本章注重对概念、电子计数器中各种仪器分类、组成及功能的理解。 2.通过案例，掌握各种电子计数器的组成、工作原理和功能，并对它进行 操作。 3.查有关资料，加深理解，拓展知识面。 1.电子计数器的分类和基本结构组成。 2.各种电子计数器的工作原理和功能。 能够熟练掌握各种电子计数器的选择和正确使用。
1）通用电子计数器 通用电子计数器即多功能电子计数器。它可以测
量频率、频率比、周期、时间间隔及累加计数等，通 常还具有自检功能。
2）频率计数器 频率计数器是指专门用于测量高频和微波频率
的电子计数器，它具有较宽的频率范围。
3）计算计数器 计算计数器是指一种带有微处理器、能够进行数学运
算、求解复杂方程式等功能的电子计数器。
，如图4-4 (b)所示。经推导得知：
2、比较法 1）拍频法
2、比较法 1）拍频法 拍频法是将被测信号与标准信号经线性元件（如耳机、 电压表）直接进行叠加来实现频率测量的，其原理电路
如图4-5所示。
2、比较法 2）差频法
2、比较法 2）差频法
高频段测频常用差频法测量。差频法是利用非线性器件
和标准信号对被测信号进行差频变换来实现频率测量的， 其工作原理如图4-6所示。 两个信号经混频器混频和滤波器滤波后输出二者 的差频信号，该差频信号落在音频信号范围内，调节标 准信号频率，当耳机中听不到声音时，表明两个信号频 率近似相等。
1、无源测频法 3）频率—电压变换法
1、无源测频法 3）频率—电压变换法
频率—电压变换法测频就是先把频率变换为电压或电流，
然后以频率刻度的电压表或电流表来指示被测频率。 图4-4 (a) 为频率—电压变换法测正弦波频率原理框图。 首先把正弦信号变换为频率与之相等的尖脉冲，然后加至 单稳多谐振荡器，产生频率为 的矩形脉冲列 、宽度为τ 、幅度为
基本电路组合而成。
1) 测试功能 2) 测量范围 3) 输入特性 4) 测量准确度
5) 闸门时间（门控时间）和时标
6) 显示及工作方式 7) 输出
测量频率，就是指测量单位时间内信号周期性变化的 次数，单位有Hz、KHz、MHz和GHz等。如果在规定的
时间内，统计出信号重复的周期数为N，则信号的频率为
彩色电视机中副载波振荡电路的稳定与否直接关系到色 度解码电路能否正常工作，当彩色电视机出现无彩色或彩色 时有时无就需要检测副载波振荡电路的振荡频率，如图4-1 所示。如多制式彩色电视机色度解码中常用的TDA8843中的
PAL／NTSC双制式解码器，它的35脚外接的4.43MHz的晶
振，用来产生解码出PAL制彩色信号所需要的副载波；34外 接的是3.58MHz的晶振，用来产生解码出NTSC制彩色信号 所需要的副载波如图4-2所示。
计数时间，或减小计数脉冲周期，或同时采用两种措
施。这个原则适用于各种测量，不过在进行不同测量 时，具体措施稍有不同而已。
知识梳理与总理 3.本章介绍了两个电子计数器的典型产品：
（1）具有多种测试功能并采用大规模集成电路的E312A
型通用电子计数器。 （2）E312B型通用电子计数器。它以单片机为核心进行 功能转换、测量控制和数据处理显示，并采用倒数技术， 实现了全频带范围的等精度测量。
倒数计数器采用多周期同步测量原理，即测量输入
信号的多个（正整数个）周期值，再进行倒数运算而求
得频率值。这样便可在整个频率范围内，基本上获得同 样高的测量精确度和分辨力。 倒数计数器的基本组成框图和工作时间波形图如图4-11 所示。
主要技术性能
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E312A型通用电子计数器 典型产品介绍
1) 引起误差的原因 (1）计数误差 (2）时基误差 (3）触发误差
2）频率测量误差分析 电子计数器测频的相对误差主要由两个部分组成： 一是计数相对误差；二是时基相对误差；根据误差合 成理论，可求得测频的相对误差为：
周期是频率的倒数，因此，测量周期时可以把测量频 率时的计数信号和门控信号的来源相对换实现。测量
要求的触发脉冲源；时基单元则提供多种准确的闸门
时间和时标信号；主门根据门控电路提供的门控信号 决定计数时间；计数电路则对由被测信号转换来的计 数脉冲或时标信号进行准确计数和显示；整个仪器在 控制电路的控制和协调下按一定的工作程序自动完成 测量任务。
知识梳理与总理 2、要提高测量准确度，减少量化误差的影响，就要延长
（4）、脉冲时间间隔测量 ； （5）、计数 ； （6）、输入阻抗 ;
(7)、晶体振荡器 ；
（8）、显示及工作方式 。
2）基本工作原理 ：
图4-12 整机原理框图
2）基本工作原理 ：
图4-13 输入通道原理框图
3）基本测量方法 ：
（1）面板说明
知识梳理与总理 1、电子计数器的输入电路将被测信号转换成数字电路所
通用电子计数器 电子计数器分类 络知 识 分 布 网 频率计数器 计算计数器 测量原理与应用
输入通道
基本组成 计数显示电路 标准时间产生电路
逻辑控制电路
测试功能 主要技术指标 测量范围 测频原理 频率测量误差分析 测量周期的原理 周期测量误差分析 倒数计数器 输入特性 测量准确度 闸门时间（门控时间）和时标 显示及工作方式 输出
第4章 频率测量与仪器应用
4.1 案例分析 4.2 频率的概念与测量方法 4.3电子计数器测量原理与应用 4.4典型仪器介绍 4.5信号源的频率和周期的测量
教学导航
1.频率的概念与测量方法。 2.电子计数器分类、基本组成、主要技术指标。 3.通用电子计数器测频原理。 4频率测量误差分析。 5.电子计数器测量周期的原理。 6.倒数计数器。 1. 电子计数器分类、基本组成、主要技术指标。 2. 频率测量误差分析。
4）特种计数器 特种计数器是指具有特殊功能的电子计数器。如
可逆计数器、预置计数器、程序计数器和差值计数器 等，它们主要用于工业生产自动化，尤其在自动控制 和自动测量方面。
通用电子计数器的种类较多，但其测量结构 和测量原理基本一致。如图4-7所示是一个通用
电子计数器结构方框图，由图可见，它由下列各