第六章电子计数器 教学目标及要求: 了解 1)电子计数器的分类与性能指标; 2)E312A型通用电子计数器的性能指标、工作原 理及使用方法 掌握: (1)通用电子计数器的基本组成及各组成部分的功 能 (2)电子计数器测频、测周及测频率比等常见功能的 测量原理; (3)计数误差、时基误差、触发误差产生的原因及减 小方法
第六章 电子计数器 教学目标及要求： 了解： （1）电子计数器的分类与性能指标； （2）E312A 型通用电子计数器的性能指标、工作原 理及使用方法。 掌握： （1）通用电子计数器的基本组成及各组成部分的功 能； （2）电子计数器测频、测周及测频率比等常见功能的 测量原理； （3）计数误差、时基误差、触发误差产生的原因及减 小方法
第六章电子计数器 6.1概述 所谓周期性现象,就是物体、物理量经过相等的时间 又重复出现相同状态的现象,单位为s(秒)。例如,钟摆 在一秒内向左、右各摆动一次;正弦信号经过一个周期T 又重复出现等。频率f是相同现象在单位时间内重复的次 数,单位为Hz(赫兹)。 显然,周期T和频率f是描述同一现象的两个参数, 它们的关系为 J-T 6-1) 在电子技术中,频率是一个基本参数。频率与其他许多电 参量的测量方案、测量结果都有着十分密切的关系。从式 (6-1)可知,只需要测出一个参数,就可以得到另一个参 数
第六章 电子计数器 6.1 概 述 所谓周期性现象，就是物体、物理量经过相等的时间 又重复出现相同状态的现象，单位为 s（秒）。例如，钟摆 在一秒内向左、右各摆动一次；正弦信号经过一个周期 T 又重复出现等。频率 ƒ 是相同现象在单位时间内重复的次 数，单位为 Hz（赫兹）。 显然，周期 T 和频率 ƒ 是描述同一现象的两个参数， 它们的关系为 1 f T = 6-1） 在电子技术中，频率是一个基本参数。频率与其 他许多电 参量的测量方案、测量结果都有着十分密切的关系。从式 （6-1）可知，只需要测出一个参数，就可以得到另一个参 数
第六章电子计数器 611电子计数器的分类 电子计数器的功能很多,归纳起来主要有三种:测量 周期、测量频率和测量时间。 (1)按功能的不同,电子计数器可以分为四大类 ①通用计数器。 ②频率计数器。 ③时间间隔计数器。 ④特种计数器。 (2)按直接计数的最高频率可分为四类 ①低速计数器。最高计数频率为10MHz ②中速计数器。计数频率范围为10~100MHz ③高速计数器。计数范围大于100MHz。 ④微波计数器。计数频率范围在1~80GHz
第六章 电子计数器 6.1.1 电子计数器的分类 电子计数器的功能很多，归纳起来主要有三种：测量 周期、测量频率和测量时间。 （1）按功能的不同，电子计数器可以分为四大类。 ① 通用计数器。 ② 频率计数器。 ③ 时间间隔计数器。 ④ 特种计数器。 （2）按直接计数的最高频率可分为四类。 ① 低速计数器。最高计数频率为 10MHz。 ② 中速计数器。计数频率范围为 1 0 ~ 100MHz。 ③ 高速计数器。计数范围大于 100MHz。 ④ 微波计数器。计数频率范围在 1 ~ 80GHz
第六章电子计数器 6.12电子计数器的主要性能指标 (1)测试功能。说明该仪器所具备的计数功能 (2)测量范围。说明该仪器测量的有效范围。 (3)输入特性。电子计数器通常具有2~3个输入端, 在测量不同的项目时,信号经不同的输入通道进入仪器 (4)测量精确度。常用测量误差来表示 (5)石英晶体振荡器的频率稳定度 (6)闸门时间(门控时间)和时标。用以标明仪器内 信号源可以提供的闸门时间和时标有几种。 (7)显示及工作方式。 (8)输出
第六章 电子计数器 6.1.2 电子计数器的主要性能指标 （1）测试功能。说明该仪器所具备的计数功能。 （2）测量范围。说明该仪器测量的有效范围。 （3）输入特性。电子计数器通常具有 2 ~ 3 个输入端， 在测量不同的项目时，信号经不同的输入通道进入仪器。 （4）测量精确度。常用测量误差来表示。 （5）石英晶体振荡器的频率稳定度。 （6）闸门时间（门控时间）和时标。用 以标明仪器内 信 号源可以提供的闸门时间和时标有几种。 （7）显示及工作方式。 （8）输出
第六章电子计数器 62通用电子计数器的基本组成 图6-1是一个通用计数器的方框图 输入A 计数信号 衰减器及 施密特 主 放大器叫电路 控 测试 衰减器及施密特 控制逻辑 输入B 放大器 电路 电路启动 门控 施密特 禁止电路 电路 1频率 至时基发生器 2周期 3时间 晶体L「施密特 4频率 5外部 振荡器」1电路 分频器 控制电压 图6-1通用计数器的方框图 下面,就各部分的功能进行介绍
第六章 电子计数器 6.2 通用电子计数器的基本组成 图 6-1 是一个通用计数器的方框图。 衰减器及 放 大 器 施密特 电 路 衰减器及 放 大 器 施密特 电 路 施密特 电 路 控制逻辑 电 路 门控 电路 主 控 门 显 示 器 输入A 输入B 至时基发生器 测试 3时间选择 4频率比 5外部标准 控制电压 2周期 1频率 计数信号 启动 禁止 复位 晶 体 振荡器 施密特 电 路 1 分频器 图 6-1 通用计数器的方框图 下面，就各部分的功能进行介绍
第六章电子计数器 621A、B输入通道 通用电子计数器一般有A、B两个输入通道:A通道 为主通道,B通道为辅助通道。B通道在测量周期、频率 比、时间间隔时使用 输入通道是连接信号源与计数电路的纽带,它既是信号源 的负载,又是计数电路的输入。其主要功能是将各种不同 形状、不同幅度和不同极性的输入信号加工成具有一定形 状、一定幅度和一定极性的、计数器所必需的波形,通 是将输入信号整形为脉冲信号,以便于计数电路计数
第六章 电子计数器 6.2.1 A、B 输入通道 通用电子计数器一般有 A、B 两 个输 入通道：A 通 道 为主通道，B 通道为辅助通道。B 通道在测量周期、频率 比、时间间隔时使用。 输入通道是连接信号源与计数电路的纽带，它既是信号源 的负载，又是计数电路的输入。其主要功能是将各种不同 形状、不同幅度和不同极性的输入信号加工成具有一定形 状、一定幅度和一定极性的、计数器所必需的波形，通常 是将输入信号整形为脉冲信号，以便于计数电路计数
第六章电子计数器 D VD米土z 21 R2 R3 a)常见的施密特电路 U“ 0 U 0 (b)传输特性 0 图6-2施密特电路及其传输特性 图6-3施密特电路的工作波形
第六章 电子计数器
第六章电子计数器 622主控门 主控门是一个与门电路,其工作原理如图6-4所示。 A B & C B C (a)与门电路 (b)控制过程 图6-4主控门工作原理图 在两个输入端中,一个接收门控信号(输入端B),主控门 的开启与否受其控制,另一个接收已整形为脉冲波的被测 信号(输入端A),输出端C连接计数器
第六章 电子计数器 6.2.2 主控门 主控门是一个与门电路，其工作原理如图 6-4 所示。 & A B C A B C & A B C A B C （a）与门电路 （b）控制过程 图 6-4 主控门工作原理图 在两个输入端中，一个接收门控信号（输入端 B），主控门 的开启与否受其控制，另一个接收已整 形为脉 冲波 的被 测 信号（输入端 A），输出端 C 连接计数器
第六章电子计数器 623时基信号产生与变换电路 图6-5为一个典型的时基电路方框图。图中,晶体振 荡器产生的信号经分频器分频,得到各时基信号。当开关 置于不同的位置时,就能获得对应的时基输出 时基输出 IMHZ 100kHz 10kHz IkHz 100Hz10Hz IMHZ L施密特 :振L电路 104:10-÷104:10 图6-5时基电路方框图
第六章 电子计数器 6.2.3 时基信号产生与变换电路 图 6-5 为一个典型的时基电路方框图。图中，晶体振 荡器产生的信号经分频器分频，得到各 时基信号。当开关 k 置于不同的位置时，就能获得对应的时基输出。 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 ÷10 1MHz 晶振 施密特 电 路 时基输出 1MHz 100kHz 10kHz 1kHz 100Hz 10Hz 1Hz k 图 6-5 时基电路方框图
第六章电子计数器 62.4控制逻辑电路 控制逻辑电路的作用主要是控制主控门的开启与关 闭,同时也控制整个计数器的逻辑关系。控制电路的功能 主要有以下四项:(1)刚接通电源或按动停止键时,使系 统处于停止状态。(2)当按动启动键时,利用时基信号来 触发控制电路,从而控制电路的输岀端得到时间宽度为T 的闸门信号,用闸门信号去控制主控门,使主控门开启, 开启时间为T。(3)在开启时间结束时,封锁主控门和时 基信号,使计数器显示的数字能够停留一定的时间(根据 要求而定),以便于观测和读取数据。(4)下一次测试开始 前,要能对计数器清零(复位),然后重新开启主控门,进 行下一次的测量。该过程能够反复进行
第六章 电子计数器 6.2.4 控制逻辑电路 控制逻辑电路的作用主要是控制主控门的开启与关 闭，同时也控制整个计数器的逻辑关系。控制电路的功能 主要有以下四项：（1）刚接通电源或按动停止键时，使系 统处于停止状态。（2）当按动启动键时，利用时基信号来 触发控制电路，从而控制电路的输出端得到时间宽度为 T 的闸门信号，用闸门信号去控制主控门，使主控门开启， 开启时间为 T。（3）在开启时间结束时，封锁主控门和时 基信号，使计数器显示的数字能 够停留一定的时间（根据 要求而定），以便于观测和读取数据。（4）下一次测试开始 前，要能对计数器清零（复位），然后重新开启主控门，进 行下一次的测量。该过程能够反复进行
