GFC8010H频率计WI.doc

计频器 GFC 8010H 操作手册 目录目录 页数页数 1 产品介绍产品介绍 1 1 简述简述 1 2 特性特性 1 1 1 2 技术规格技术规格 2 3 使用前之注意事项使用前之注意事项 3 1 拆开包装拆开包装 3 2 使用电源使用电源 3 3 设备安装和操作设备安装和操作 3 4 预备工作预备工作 3 3 3 4 4 4 面板介绍面板介绍 5 5 应用应用 5 1 灵敏度灵敏度 5 2 输入灵敏度特性输入灵敏度特性 5 3 最大输入电压最大输入电压 5 4 典型应用典型应用 7 7 10 11 11 6 电路描述电路描述 6 1 工作原理工作原理 6 2 频率测量精度频率测量精度 13 13 14 7 维护维护 7 1 标准的校准方法标准的校准方法 7 2 清洁清洁 18 18 18 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 1 1 产品介绍产品介绍 1 1 简述简述 GFC 8010H 是一台高输入灵敏度 20mVrms 测量范围 0 1Hz 120MHz 的综合计频器 最新半导体技术的应用使仪器具 备简洁 高性能 高分辨率和高稳定性的特点 1 2 特性特性 另外 此计频器还具备以下特性 分辨率高达 1 Hz 线性滤波器被密封在静电噪声区以扺制噪声的影响 低通滤波器保证了低频的精确测量 结构简洁 重量轻 低功率消耗 高质量的晶体保证了精确的频率测量 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 2 2 技术规格技术规格 灵敏度灵敏度 rms 10Hz 10MHz 10mV 10MHz 40MHz 20mV 40MHz 80MHz 35mV 80MHz 120MHz 50mV 输入阻抗输入阻抗 1M 35pF 最大输入电压最大输入电压150Vrms 耦合系统耦合系统 交流耦合 时基时基晶振频率 10MHz 老化率 1 10 6 月 温漂 25 5 5 10 6 0 50 2 10 5 精度精度1Hz 1 位数 时基误差 计数容量计数容量8 个 十进制位 显示系统显示系统数字发光二极管显示 闸门时间闸门时间0 1 s 1 s 10 s 开关可选 最大分辨率最大分辨率 1 Hz 10Hz 范围 10s 门时间 0 1Hz 100MHz 范围 10s 门时间 工作温度范围工作温度范围 0 40 储存温度范围储存温度范围 10 70 功率消耗功率消耗大约 5W 电源要求电源要求 100V 120V 220V 230V 10 50 60Hz 尺寸尺寸大约 245 W 95 H 280 D m m 重量重量大约 1 7kgs 附件附件 操作手册 1 测试线 GTL 101 1 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 3 3 使用前之注意事项使用前之注意事项 3 1 拆开包装拆开包装 仪器在出厂前已被检测过 收到仪器后 请打开包装检查是否有运 输过程中造成的损坏 若有 请及时与运货商或供货商联系 3 2 使用电源使用电源 仪器的使用电源可以是以下表格中任一种 请检查后面板上所标 示的电源并替换相应的保险丝 警告警告 为避免电击为避免电击 请务必将电源线保护接地端子接地请务必将电源线保护接地端子接地 当使用电源改变 请按以下表格所示替换保险丝 使用电源范围保险丝使用电源范围保险丝 100V 120V 90 110V 108 132V T160mA 250V 220V 230V 198 242V 207 253V T100mA 250V 警告警告 为避免人身伤害为避免人身伤害 换保险丝前请不要连接电源线换保险丝前请不要连接电源线 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 4 3 3 设备安装和操作设备安装和操作 请确保该仪器在适当的环境下使用 如果该仪器的使用未遵循规 定 可能会造成对仪器的损坏 3 4 预备工作预备工作 1 当阻抗是 1M 最大输入电压取决于频率和 SENSITIVITY 开关 的位置 其相互关系如图 所示 此图表中的值须严格对应 初始时 将 SENSITIVITY 开关打到 1 10 如果此计频器不计数 将 SENSITIVITY 开关打到 1 1 范围并进行测量 此步骤可以降低损 坏输入电路的危险性 2 选择交流电源 100V 120V 220V 或 230V 10 3 在 0 40 的环境温度下使用该计数器 不要将仪器放在高温设 备的顶上 并保证仪器周围环境的通风 4 不要让水渗进仪器 也不要剧烈振动仪器 5 若仪器在特别嘈杂的环境中使用 在电源里加入噪声滤波器 6 测量低频时 按下低通滤波器开关 可以削弱高频成分 以防止可能 出现错误触发 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 5 4 面板介绍面板介绍 1 Counter InputBNC 型接口 2 ATT 1 1 1 10输入灵敏度 衰减 按钮 1 1 输入信号被直接连接到输入放大器 1 10 输入信号衰减率为 10 3 LPF ON OFF低频测量时 将此键打到 ON 位置 插入输入信道 一个 100KHz 低通滤波器 4 FREQ PRID用此键选择频率测量或周期测量 5 Gate Time Selector 用此按钮选择 10s 1s 或 0 1s 的门时间 6 Power ON OFF电源开或关用此按钮 7 Gate Time LED 显示设定的闸门时间 10s 1s 或 0 1s 8 Over LED Over 指示灯亮表示一个或多个有效数字无法显 示 9 Displayed LED 频率值以 位数字显示 10 Exponent and units LED LED 指示灯显示单位 S 和 Hz 指示测量值指数如 下 k 1000 M 1 000 000 G 1 000 000 000 m 1 1000 1 1 000 000 n 1 1 000 000 000 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 6 前面板前面板 FREQUENCY COUNTER 0 1 120MHz 5V RMS 5Hz 100KHz 150V RMS MAX INPUT VOLTAGE 1MW 150V AC 5Hz 120MHz MAX INPUT ATT 1 10 1 1 LPF ON OFFFREQ MODEL GFC 8010H PRID GATE TIME SEC 0 1110OFF ON OVER GATE HzMK m mn s 123456 78910 图 图 前面板前面板 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 7 5 应用应用 5 1 灵敏度灵敏度 灵敏度 或衰减器 开关对一般仪器的作用是保护输入电路和防止 仪表超出量程 对计频器 灵敏度仍然起着这个重要的作用 迟滞一般发生在计数 器的信号整形电路中 为了增强计频器对噪声的抵制 即使噪声低 于迟滞 hysteresis 此电路也将不工作 这个信号整形电路是施密特 电路 Schmitt Circuit 其作用图如下 V V VH Input Voltage Output Voltage V V OH OL VH V V VH Hysteresis voltage 图图 2 施密特电路作用图 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 8 根据图 2 当输入电压为 V 输出为相对高的电压 当输入电压为 V 输出为相对低的电压 电压差 VH V V 叫作迟滞电压 若输入电压为图 3 中任一种情况 施密特电路将不工作 也无输出 V V 1 2 3 VH 图图 3 施密特电路不工作的状态 从以上的描述中可以看出施密特电路是否工作取决于决定输入 电压幅值大小的灵敏度 图 4 是合适选择灵敏度以防止错误计频的例子 a 通过选择合适的灵敏度以正确对一个失真信号进行计频 当输入信号太大时 杂波也会被计频 所显示的实际上是未知频 率的两倍 b 若高频噪音信号迭加到未知信号并且输入施密特电路的电 压过高 计频会发生错误 但选择合适的灵敏度可以获得正确的 计频 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 9 a 当未知信号失真当未知信号失真 b 当高频噪音迭加到未知信号当高频噪音迭加到未知信号 图图 4 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 10 满足以下两点可以防止错误的计频 a 使噪音电压的峰峰值小于 H b 当未知信号的峰峰值大于 H 测量时先将灵敏度设在 1 10 然 后再将其设在 1 1 以保护输入电路并避免错误的计频 5 2 输入灵敏度输入灵敏度 Sensitivity 特性特性 这台仪器的输入灵敏度如图 5 所示 200 150 100 50 40 20 10 0 100Hz30MHz60MHz120MHz150MHz F SENSITIVITY mVrms GFC 8010H 图图 5 输入灵敏度特性输入灵敏度特性 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 11 5 3 最大输入电压最大输入电压 最大输入电压 Input Voltage Vs频率特性如图 6 所示 150 100 50 0 1KHz100KHz1MHz100150 F INPUT VOLTAGE Vrms 10 5 50 NOTE These Values must not be exceeded when the signal contains a DC Component DC Voltage peak AC Voltage 图图 6 最大输入电压最大输入电压 频率频率 5 4 典型应用典型应用 下面是典型的几个应用 1 对于发射器或接受器的输出频率测量 输出功率在 1W 左右 仅 仅需要将一圈带夹的导线接到天线以外几十厘米处 具体距离 取决于输出的幅值 2 当进行振荡器阶段 乘法器阶段 及输出阶段的频率跟踪测量 则 利用一个 2 3 圈的细线 将信号耦合到每一个线圈 输入电容与 多圈导线在谐振频率时可能引起谐振 注意注意 因为此产品有很高的灵敏度因为此产品有很高的灵敏度 当测试人员触到带夹线的当测试人员触到带夹线的 红端红端 非接地端非接地端 感应现象可能会引起错误的计频感应现象可能会引起错误的计频 因此因此 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 12 按以上方法进行测量时请把持住黑色夹和与之同轴的电缆按以上方法进行测量时请把持住黑色夹和与之同轴的电缆 3 测量一般都可通过将带夹线黑的一端连到地 红的一端接到测 试点进行 4 若电缆电容对测试电路有影响 当测量圈状的电路或高阻抗电 路 测量前将一个高阻与带夹线串联插入 进行 4 和 5 的测量 时 确保带夹线黑的一端连到地 如果可能的话 将此电缆接地到 测试电路的地端 这个步骤可降低噪音的影响 除了 1 5 利用计频器的特性还可进行其它不同的测量 6 电路描述电路描述 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 13 6 1 工作原理工作原理 为了更好地利用此频率计数器 充分理解电路是有用的 我们尽可 能利用最新的集成电路技术以降低该产品的价格同时减小电路 的复杂性 提高稳定性 假设输入信号到达 10MHz 100MHz 并输入到主板上标明的 CHA 此信号首先由 Q201 Q202 放大 电路中的三级放大器标识 为 U202 是 ECL 逻辑电路 在线性误差范围内 每一级放大器在反 馈之前的增益为 5 Q203 和 Q204 将 ECL 电平转变成 TTL 电平 此信号直接被传送到计数器 IC U301 IC U301 提供此计频器的所有功能 通过 LED 显示结果 使用电源经变压器成为 9V 输入信号 U201 调节此 9V 电压以纠 正电路 当电源开关打在 on 位置 大约 5 0V 电压输入电路 6 2 频率测量精度频率测量精度 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 14 测量精度测量精度 频率测量精度由以下两点决定 1 1 计频 2 时基精度 1 计频的误差由数字表的特性和闸门信号 Gate Signal 与输入 信号的相位差关系所决定 如图 7 计频结果多 1 或少 1 取决于相 位差 2 counts 3 counts Gate Signal Shaped output Shaped output 图图 7 1 计频误差计频误差 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 15 高精度测量高精度测量 振荡器的时基精度几乎完全由晶振特性所决定 时基规格如下 振荡频率10MHz 老化率1 10 6 月 温漂5 10 6 25 5 2 10 5 校准环境温度 0 40 这台仪器中的晶振温度特性如图 8 所示 从中可看出温度系数最 大为 2 10 5 0 C 25 C 33 C 60 C Accuracy temperature coefficient Temperature 4x10 5 2x10 2x10 5 5 图图 8 晶振温度特性晶振温度特性 計頻器 GFC 8010H 操作手冊 16 晶振的温漂 2 10 5 温度 0 60 25 为参考 选择 0 60 的温度范围 是因为仪器内部的温升约 20 而适合晶振的环境温度范围为 0 40 假 设晶振的环境温度为 25 频率为 10MHz 则根据最大温漂和晶振频率 可能产生的误差为 10 x10 x 2x10 5 2x102Hz 在实际应用中 以下两种情 况会产生最糟的情况 1 在 0 的环境温度 Ambient temperature 下一打开仪器电源开关 Switch ON 即进行频率校准 在 40 的环境温度下打开仪器电源开关长时间 后 Time elapsed after switch ON 进行测量 2 在 40 的环境温度下打开仪器电源开关长时间后进行校准 在 0 的环境温度下一打开仪器即进行测量 在这些最糟的情况下 保证精度 4 10 5 校准温度 0 40 即 0 004 0 5 30min60min90min Time elapsed after switch ON X10