第四章 电子计数器-【单招零距离】电子电工专业综合（下）

总复习方案·参考答案 (3)增辉6mV25ms (3)采用“交替”显示会产生相位误差。避免方法：采 3.(1)延迟级、触发电路、扫描电路、X放大器 用相位超前的信号作为固定的内触发源，或在频率较低 (2)①聚焦；②亮度；③电平（稳定度）：④水平位移，垂直 的情况下采用“断续”显示。 位移；⑤扫描时基因数；⑥垂直衰减器开关或垂直微调。 4.(1)见下图 Y后置 放大器 垂直系统 X输人 水平系统 外同步 触发整形 扫描 X 触发输入 电路 发生器 放大器 。电源 校准信 校准信易 电溷 辉电 号输出 发生器 主机系统 (2)Y衰减器 延迟线 2.周期倍乘法（或多周期法） (3)增辉电路 400Hz 12.5ms 3.闸门时间累加计数 4.8.00±0.125% 第四章 电子计数器 5.1000Hz6.自校 【变式训练】 四、分析计算题 1.结果计数值 1.(1)“1”为显示电路“2”为门控电路 2.D3.136.254s4.D (2)Tx=N·Tc=20(ms) 【实战演练】 (3)被测信号先分频，这种方法称为多周期测量法。 一、选择题 其目的是提高分辨率，减小测量量化误差。 (4)士0.01%±0.01% 1.B2.B3.D4.C5.C6.B7.B8.A 2.(1)在空框中填的名称如图从上到下为：计数器 9.C10.A 门控双稳控制电路晶体振荡器 二、判断题 (2)小于10000Hz时 1.×2./3.×4.×5.×6.×7./ 8.× 三、填空题 1.晶振 3.(1) 品振电路 分频电路 时间闸门 计数电路 显示电路 输入通道 分频电路 门控电路 逻辑控制 被测信号的周期为：T,=NT。 (2) 输入通道 时间闸门 计数电路 显示电路 晶振电路 分额电路 时基选挥 门控电路 逻辑控制 被测信号的频率为：f.=N/T, ·258·总复习方案·第五部分 电子测量 第四章 电子计数器 知识体系 用途、分类、特点 组成框图 (测频 测周 测频率比 基本测量方法。 测时间间隔 电子计数器通用计数器 累加计数 自校 量化误差 测量误差准频率误差 触发误差 计数器的基本操作方法 考纲要求 了解 电子计数器的基本原理。 理解 电子计数器的测量误差。 1.电子计数器的基本组成框图。 掌握 2电子计数器测量频率、周期、时间及自校的工作原理。 熟练掌握 电子计数器自校和测量频率、周期、时间、累加计数的方法。 知识梳理 1.电子计数器的概念 电子计数器用于测量一定时间间隔内脉冲的个数，用数字方式显示结果。 2.通用计数器的基本组成和各部分作用 (1)组成框图 ·233· 单招零距离·电子电工专业综合 计数与显示单元.-- 输入通道A 计 信号 主门 计数器 显示器 门控信号 输入通道B 触发 门控双 号 稳态电路 控制电路 控制单元 闸门时间信号 品体振荡器 分频或倍频器 时标信号 时基单元 图4一4一1 (2)作用 ①A、B输入通道：将被测信号进行放大、整形，使其变换为标准脉冲。 一般情况下，A通道的输出脉冲作为计数信号，B通道的输出脉冲作为门控信号。 ②主门：又称闸门，控制计数脉冲能否进入计数器。（电路为双输入逻辑与门） ③时基单元：由振荡器、分频器和倍频器组成，产生标准时间信号。 周期较大的标准时间信号为闸门信号，经分频后得到。 周期较小的标准时间信号为时标信号，经倍频后得到。 ④控制单元：产生各种控制信号去控制和协调计数器各单元的工作。 门控双稳：双稳态触发器（在脉冲的作用下状态发生翻转）。 ⑤计数和显示单元：对主门的输出信号进行计数并以十进制数字显示计数结果。 3.测量频率 (1)测量频率的原理框图如图4一4一2所示。 输人A x,流 饰 放大整形电路 主门 十进制计数器 (A通道) KT下 品振 分颗器 K. 门控电路 显示器 图4一4一2 (2)测量结果 人=兴- 4.测量周期 (1)测量周期的原理框图如图4一4一3所示。 ·234· 总复习方案·第五部分 电子测量 品振 分频或倍频器 十数星示 +I T. 放大整形电路 门粒电路 入B (B通道) 图4一4-3 (2)测量结果 T.N'T. K ①为了提高测量精度，可采用多周期法（周期倍乘）使主门开启时间扩展K:倍，则其计数结果 扩大为K:倍，量化误差也减小为1/K:。 ②当f:较低时，宜采用测周期法；当f,较高时，宜采用测频法。故存在某个频率，用两种方法 测量效果相同，这个频率称为中界频率f2为 2=f=m T为测频时的闸门时间，T,为测周期所用时标信号周期。 5.测量频率比 (1)测量频率比的原理框图 晶振 分频或倍频器 主门 计数显示 te 门控电路 放大整形电路 分 (A通道) 放大整形电路 (B通道) 图4一4-4 (2)工作原理 若fA>f,即T>T,则将被测信号f。由B通道输入，经放大整形后作为门控信号控制主 门的开启闭合，此时门控信号脉宽为T:将被测信号∫由A通道输入，经放大整形后作为计数信 号，在主门开启时送至计数器计数，则计数结果N=T:/TA=fA/fB直接显示。 (3)为提高测量精度，可以在B通道增加分频器，扩展闸门时间，采用多周期测量。 注：以高频信号为计数信号，以低频信号为门控信号。 6.测量时间间隔 (1)测量时间间隔的原理框图如图4一4一5所示。 ·235. 单招零距离·电子电工专业综合 恤L恤 输人A 4% 放大整形电路 主门 计数显示 (A通道) 输人B 放大整形电路 门控电路 (B通道) 图4-4-5 (2)测量结果 ta=NT, 7.累加计数 累加计数的原理框图如图4一4一6所示。 输人 放大整形电路 主门 计数显示 (A通道) 门控电路 1 启动停止 (人工触发) 图4-4-6 8.自校 (1)自校的原理框图如图4一4一7所示。 T=mf 倍颜器 斜门 计数显示 T=KT 分频器 门控电路 图4一4-7 (2)测量结果 N-T =KT:-Km n 同一晶振产生的信号分别经倍频器和分频器作为计数信号和门控信号，观察计数结果，判断 电路是否正常。 9.电子计数器测量误差 (1)量化误差：量化误差又称计数误差，又称士1误差。 IN ×10%-是×100% (2)标准频率误差：由晶体振荡器的精度和频率稳定度引起。 ·236· 总复习方案·第五部分 电子测量 (3)触发误差：与外界干扰和触发电平的漂移有关。输入信号越小，触发误差越大。 题型讲解 【例1】某计数器的最大闸门时间为10s,最小时标为0.1ms,最大周期倍乘为1000，被测信号周 期为1ms。采用测周法时，最小量化误差为 :采用测频法时，最小量化误差为 0 【分析】此题考察的是电子计数器测周期和测频的方法及量化误差的计算。 【解】量化误差的计算公式为 w=N×100% N (1)采用测周期法，由工作原理及题意可得：最大计数值为 N= T.K T 所以N=10000,最小量化误差为士0.01%。 (2)采用测频法，由工作原理及题意可得：最大计数值为 N=君 此时T为最大闸门时间10s,计算可得N=10000,最小量化误差为士0.01%。 【点拔】电子计数器测周期和测频率的原理框图必须记得很清楚，通过分析原理，计算公式 就能正确得出，且不会混淆。 【变式训练】1.电子计数器测量同一信号频率时，选择不同的闸门时间，测量 不 变但可以获得不同的测量精确度，闸门时间增加， 增多，精确度得以提高。 【变式训练】2.用电子计数器测量被测信号频率时，下列说法中正确的是()。 A.测量精度只与闸门时间有关 B.测量精度与闸门时间无关 C.测量精度与被测信号的频率无关 D.测量精度与被测信号的频率和闸门时间都有关 【例2】用某计数器测量周期，选周期倍乘率（分频系数k,)为102，测量结果为17.645s,则 仪器内部时标信号频率为()。 A.1000MHz B.100MHz C.10MHz D.1MHz 【分析】此题考察的是电子计数器中测量结果、时标信号、分频系数与计数值之间的数量关系。 【解】由公式：N=T,K其中女，=100，T=17.645(4s),N=17645得内部时标信号周期 T Ts=0.1(μs),所以内部时标信号频率为10MHz,故选C。 【点拨】类似熟悉电子计数器测量的工作原理至关重要，并且各个测量框图不能混淆。 【变式训练】3.用某六位计数器测周期，已知仪器内部时标信号频率为1MHz,选分频系数为 102,计数结果为13625，则显示值为 【变式训练】4.用某6位电子计数器进行自校，若时基电路的倍频系数m=10°，分频器的分 频系数K,=103,计数器显示的数值为0000.00，则该计数器的时标信号时间为()。 A.0.1s B.10us C.1μs D.0.1μs 【例3】通用电子计数器的测量功能主要有测频、测周、累加计数等，图4一4一8()所示为通 ·237· 单招零距离·电子电工专业综合 用电子计数器的测量频率的原理框图，图4一4一8(b)为输人端的被测信号4，和门控电路输出的 闸门时间(T)信号。的波形。请根据测量方法与原理回答下列问题： (1)在图4一4一8(a)的A、B两个空框中填写电路名称。 (2)在图4一4一8(b)中画出ua的波形。（提示：，为频率测量时的被测序列脉冲，u:为计数器 计数值N信号) (3)在测量频率时，若增大分频系数K,则闸门时间T。 ,测频误差 。(选 填：“增大”/“减小”/“不变”) (4)若晶振频率f.=10MHz,分频器的分频系数K,=10’,计数器的计数值N一100000，则 主控电路输出信号的闸门时间T为 s,被测信号的频率f.为 kHz。 (5)当被测信号的频率fx相当低时（如∫，<1Hz),为了减小测量误差，应采用的测量方法为。 十进制 计数 (A通道)】 品振电 分频器 路) (k, 门控电路 显示器 (a) 图4一4一8 【分析】这是一道电子计数器的综合分析题，对电子计数器的各部分电路名称、工作原理，各 个量之间的计算都要非常熟悉，方能解答完整。 【解】(1)放大整形电路，主门 (2)如图4一4一8(c) U. (3)增大，减小(4)1s100.000kHz(5)测周期法 【点拨】知识点的理解非常重要。 盲点点击 用某计数器测量信号的周期，电路如图4一4一9所示，已知晶振频率为200kHz,倍频系数m= 100;为提高测量精度，采用多周期法进行测量，周期倍乘率Ke=100,最后计数结果为30000，则 该信号周期为多少？ ·238· 总复习方案·第五部分 电子测量 LT) mf(T/m) 品振 倍频器 主门 计数显示 用 K K,T. 放大整形 分频器 门控电器 K,T. 图4一4一9 【错解】 根据Kr×Tx=N×T。,则把数据带人得Tx=1500(us) 【分析】电子计数器在测量周期时，晶振产生的振荡信号经倍频后作为计数信号，而被测信 号经分频后作为门控信号，且门控时间=NX时标信号周期；N为计数结果。 【正解】即：K:X Tx=NX(T。/m) 且：K,=100m=100N=30000f。=200(kHz)T。=1/f。=5(μs) 则：100×Tx=30000×5us/100Tx=15(μs) 注：①注意区分计数信号和门控信号的来源。 ②注意此过程中个处信号的频率、周期，并确定参数之间的关系。 实战演练 一、选择题 1.已知f>∫B,则通用计数器测量两信号频率比时，作为计数信号及门控信号来源于 ()。 A.被测信号B,被测信号A B.被测信号A,被测信号B C.闸门时间信号，被测信号 D.闸门时间信号，时标信号 2.在测量信号周期时，电子计数器的计数信号和门控信号分别为()。 A.被测信号、闸门时间信号 B.时标信号、被测信号 C.闸门时间信号、被测信号 D.时标信号、闸门被测信号 3.电子计数器不能测量的参数是( )。 A.两个信号的频率比 B.信号的周期 C.两个信号之间的时间间隔 D.信号的幅度 4.用电子计数器进行测量时，下列做法中，错误的是( )。 A.测量周期，信号从B通道送入 B.测量频率，信号从A通道送入 C.测量两个信号的时间间隔，滞后信号从A通道送入 D.测量频率比，频率高的信号从A通道送入，频率低的信号从B通道送入 5.用电子计数器测量信号的频率，若被测信号的频率为100kHz,计数结果为10000，显示结果 为100.00kHz,所选的闸门时间应为()。 A.10s B.1s C.0.1s D.0.01s 6.用一个闸门时间为0.1s的电子计数器去测量一个正弦交流电的频率，计数器的显示值为 100.00kHz,则被测信号的实际频率约为()。 A.10 kHz B.100kHz C.1000kHz D.10000kHz ·239· 单招零距离·电子电工专业综合 7.用某电子计数器测量信号频率，当闸门时间选择10ms时，计数器计数值为1000。那么，当闸 门时间选择0.1s时，电子计数器示值为( ）。 A.100.0kHz B.100.00kHz C.100.000kHz D.100.0000kHz 8.用7位计数器测量∫x=120kHz的信号频率，当闸门为1s时，仪器正常工作时显示值应为 ）。 A.120.000kHz B.120.00kHz C.120.0kHz D.120kHz 9.下列关于计数器多周期法测量的优越性，下列叙述中错误的是()。 A.可以提高测量精确度 B.可以减小触发误差 C.可以减小标准频率误差 D.可以减小量化误差 10.关于电子计数器，下列说法错误的是()。 A.电子计数器能测量信号的振幅、上升时间、相位差和时间间隔 B.用电子计数器测量频率比时，周期小的信号应加到输入通道A C.选用小的时标信号可以提高测周的分辨率 D.通用计数器在测量频率时，当闸门时间选定后，被测信号频率越低，则量化误差越大 二、判断题 1.通用电子计数器测量时，希望计数信号频率越高越好，触发信号频率越低越好。() 2.通用电子计数器测周时，计数信号周期越小越好，触发信号周期越大越好。 ( 3.用电子计数器测量两个信号的频率比时，是用频率高的信号作为闸门信号的。 ( 4.用电子计数器测量信号周期时，采用直接测周法肯定比采用先测量频率然后折算成周期的 方法误差小。 () 5.用某计数器测量周期，已知仪器内部时标信号为10MHz,选周期倍乘率为100，计数结果为 10000,则该信号周期值为1ms。 () 6.用电子计数器测量信号频率时，采用直接频率测量的方法肯定比采用测量周期然后折算信 号频率的方法测量误差小。 () 7.电子计数器测量频率时，对于很低频率的信号，不宜直接测量其频率，而应采用测周期的方 法才能使量化误差减少。 () 8.计数器测频时，计数值越大，测量结果误差越大。 () 三、填空题 1.电子计数器中的时基单元的振荡器一般采用 振荡器。（选填：“RC”/“LC”/“晶 体”) 2.电子计数器在测量信号周期时，为了提高测量精确度，通常采用 测量方法。 3.通用电子计数器测量频率时，由 信号来控制主门的开启与关闭。当由人工控制 主门的开启与关闭时，计数器执行的是 测量功能。 4.通用计数器测频时的闸门时间选择0.1s,则当被测信号周期为0.125ms时，示值 kHz,最大量化误差为 5.使用电子计数器，在10s时间内测得信号脉冲的个数为10000个，则该信号脉冲的频率为 6.电子计数器在正式的测量前，应对仪器进行 ·240· 总复习方案·第五部分 电子测量 四、分析计算题 1.用计数器实现周期测量的原理框图如图4一4一10所示。 (1)在空框内填上适当的电路名称。 (2)若时标信号的周期Tc=1ms,计数值N=20,则被测信号的周期Tx多大？ (3)被测信号输入计数器后先分频，叫什么测量法？其日的是什么？ (4)若某计数器的最大闸门时间为10s,最小时标为0.1ms,最大周期倍乘为1000，被测信号周 期为1m5。采用测周法时，最小量化误差为多少？采用测频法时，最小量化误差为多少？ 品振电路 倍频电路 时间例门 计数电路 T 输人通道 分频电路 2 逻辑控制 图4-4-10 2.如图4一4一11所示为通用电子计数器的组成框图。 (1)请直接在下图中将通用电子计数器框图填充完整。 (2)若该计数器的闸门时间有10s、1s、0.1s可选用，时标为0.14s、14s和104s可选，周期倍乘 率×1、×10、×100可选用.问被测信号的颜率满足什么条件时，采用测周法测量频率可减小量化 误差对测量结果的影响？ 计数与显示单元 输入A 输人通道A 工作 时间阅门 示电路 方式 控制单灵 选择 输人通道B 电路 至各部分电路 时基选择 分频电路 电源电路 间门时间输出⊙ 。时标信号输出 时基单元 图4-4-11 ·241. 单招零距离·电子电工专业综合 3.电子计数器可以用来测量信号的频率、周期等参数。 (1)如图4一4一12(a)所示为周期测量原理框图，试完成各部分电路之间的连接关系。若用时 标信号T。作为计数脉冲，在闸门打开的时间内，计数器的计数为N,则被测信号的周期T,是多少？ (2)如图4一4一12(b)所示为频率测量原理框图，试完成各部分电路之间的连接关系。若用时 间标准信号的周期T,来控制闸门的开启时间，在闸门打开的时间内，计数器的计数为N,则被测信 号的频率f,是多少？ 品振电路 分频电路 时间闸门 计数电路 显示电路 输人通道 分频电路 门控电路 逻辑控制 图4一 4-12(a) 输人通道 时间闸门 计数电路 显示电路 晶振电路 份频电路 时基选 门控电路 逻辑控制 图4-4-12(b) ·242·