时间和相位的测量

1、第二章 频率、时间和相位的测量2.1频率的测量2.1.1频率的模拟测量一、直读法1.平衡电桥法 图2-1-111R电桥平衡条件：(R )( j xC2 )=jxC1R2R4实部相等e R1= R2= R_1取那么须R = 2R4, fx =C1= C2= C2:Rc2.谐振法图2-1-2变电感一一改变频段频率粗调调电容一一频率细调电容旋纽按频率刻度图2-1-3 Um， 一、Uo = UB=Um门x电压表接频率刻度Tx、比拟法1、 拍频法2、 差频法、示波法1、 测被测信号周期一一被测信号加Y通道，扫描信号加X通道2、 观察李沙育图形：被测信号加Y通道、标准信号加X通道2.1.2频率周期的数字测

2、量在R3=2R4条件下,R调节旋纽按频率刻度，可从刻度上直接读得被测信号频率fx。C1虚部相等R2C2R4R1C2 -R2C1 .RR2GC212. LC3.频率电压转换法-t ：tcT =NTA七-七=TAN12 =TANN、计数法测量的根本原理图2-1-4，图2-1-5K1* - t20三尤三TA.：N = -2TA0土 七TA当At1=At2时，AN =0当At=TA,At2=0时，AN =1当At1=0 , At2=TA时，AN = -1脉冲计数最大绝对误差(量化误差)：N =1、,_. ：N 1 T脉冲计数最大相对误差-NNT、通用计数器的根本组成及工作方式1、根本组成图2-1-6T

3、TBT = mTB所以N = = m = m上TATAfBm分频系数2、工作方式工作方式A端输入B端输入计数结果测频率比fAfBN = m fB测频fx(待测)fcN =mfx/ fcc测周fcTx待测N =mfc/ fx = mfcTx三、频率周期的测量误差与测量范围1.“测频方式Nfcf N f ffx=4所以 幸=号+十辛标准频率准确度测量范围fxmin fxmax1上限fxmax受计数器容量和速度限制(a)最大相对误差:f(fxx)max1 f f fr/fxL1)N=项 一Nmaxfxfcmax xNm a xr二fcm计数器最大数字Nmax=10K-1K一十进制计数器位数(b) f

4、x菱fmaxfm a x一计数脉冲频率最大允许值N .故取fxmax =fmax或(较小者)m2下限fxmin受测量精度要求限制fx(f)max三fxmin2.“测周方式mfxfcxcTxmfccfcm( -IfcTxTx最大相对误差TxI)mN：fcfcf-()max=一()fxIx测量范围max(N+If1cI)= -(mTxfcfcfI / I)fc1受计数器容量和速度限制N =mTxfc Nmax=僧 一12受测量精度要求限制所以T： .、Nmaxmfccfc fmaxTxTxTx -mTfcfcfcmfc( -IfcI)m fcc,-1测周范围一一mfcNmax-Tx fo，那么采用

5、测频方式；假设fx mN fxfx fc应采用测周方式 L 四=L，故必有NTcN显示数字10* fcTc显示数的单位N=1的fx或Txn决定小数点位置例fc=1M Hz即Tc=1改，K=5 ,fx=1MH2, Tx=1s假设选n=2，贝U N=100 ,fx显示001.00 (MHz ),Tx显示001.00 ( s)假设选n =3,那么N=1000,fx显示01.000 (MHz),Tx显示01.000 ( s)2.22.2时间间隔的数字测量2.2.12.2.1测量原理一、测量电路组成图2-2-1门控信号开始时刻由A通道触发电平和触发沿决定门控信号终止时刻由B通道触发电平和触发沿决定门控信

6、号宽度即被测时间间隔tx、测量公式、测量范围因为N苴Nmaxtx=NTc所以tx苴NmaTcLtx1 Uc1.七xmax所以七f+ fc *所以七f-7-|fcI所以tx兰一= 所以：tx Nm aXTCxx max cfc2.32.3相位差的数字测量2.3.12.3.1“相位差一电压一数字转换法一、测量电路组成图2-3-1二、工作原理1、鉴相xtx设E1=Umsin缶t , E2=Umsin停t华x)=Umsin切(ttx)q? cp cp二者相位差x对应的时差tx为tx 12f 2T2、低通滤波一一求平均值假设取低通截频fh 1，那么TU0=Ugtx=Ug工=Ug计数结果N = M = t

7、xfcTc例1习题3A触发电平A触发沿B触发电平B触发沿图2-2-2(a)UI+U2+图2-2-2(b)UI+U2+图2-2-2(c)UI+U2-2.2.22.2.2测量误差与测量范围一、测量误差-： txN . fctxNfc开关S断开闭合闭合寸xtx、，1，max=：Nmax1 fI)= -evi勺)txfcfc甲x3603、A/D转换U o t NN =U0/q =x/ c c相位量化单位式中q=LE A/D满度输入电压Nmax A/D的满度输出数字Nmax所以xUa360 _xE/Nmax cUaNmax=1.穿王360 EcNmaxUg一UgNc通常取 气=(10刃度，为此须满足Xm

8、a=ion,即取UgNmax360 10n相位测量范围xmax=Nmaxc=Nmax10 度例2图2-3-1中，Ug=5伏，A/D为8位二进A/D，进其满量程电压E=5伏，要求量化单位=1c求1。该鉴相器能测量的最大相位值中xmax2鉴相器与滤波器间需插入一个多大放大倍数的放大器？解 因A/D为8位二进制A/D所以Nmax=28 1 = 255又因=1故中xmax txE1=UmSi nt , E2= Umsin(t-J) =UmSin (t f)tx2、时间计数3、转换公式例4习题4xT,360、x= NtxTcT360 Tc360 Tcc相位量化单位c=360Tcc= 360f1=360 *=0.72fc50072 =1000.72、相化量化误差也适用于2.3.1A中1相对量化误差xN甲绝对量化误差A甲_ _x_N计数式的量化误差1、=中2、360 T四、时标周期Tc或频率fc的选择 假设使=1