Tm T0 1 fm TsT0
N
Ts Tx ;
测周时
N
Tx T0 。
例：若Ts=1s,T0=1us，则fm=1kHz,在该频率上,测频与测周的量化误差相等。
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T1
电子测量
4）触发误差
◆周期测量时触发误差的影响 ●尖峰脉冲 周期测量时，尖峰脉冲的干扰对测量结果的影响非常 严重。如图，
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2）多周期同步法 ◆多周期同步测频
测频时量化误差是由于闸门与被测信号的非同步引起的。为 减小量化误差，必须使闸门时间等于被测信号整周期数。 ●设计原理
采用预置闸门，用fx 对预置闸门同步，在实际 的同步闸门时间内同时对 fx计数得被测信号整周期 计数得Nx 。为确定同步 闸门时间，用另一计数器 对标准频率f0计数得N0。
x
N fc Tc Tx Nf
式中，N为测周时的计数值。
Ts 10n Tc 1 n f /N c Nf 10 Tx NTc N
Ts=10nTc
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电子测量原理
1）倒数计数器
式
Ts 10n Tc 1 n Nf 10 Tx NTc N
c
表明，N f
1 N
实现：首先对被测信号测周，得计数值N，再在10nTc闸门时 f 1 间内对 NT (晶振的N分频)计数，即得计数值Nf。 N ◆原理图
电子测量原理
4.5 电子计数器的测量误差
4.5.1 测量误差的来源
1）量化误差；2）触发误差；3）标准频率误差
4.5.2 频率测量的误差分析
1）误差表达式；2）量化误差的影响； 3）实例分析
4.5.3 周期测量的误差分析
1）误差表达式；2）量化误差的影响； 3）中界频率； 4）触发误差
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电子测量原理
本章小结
3．电子计数器的主要技术指标有：测试功能、测 量范围、输入特性、测量准确度、石英晶体振荡 器的频率稳定度、闸门时间和时标以及输出等。
电子计数器的基本工作原理是比较测量法，将待 测的时间和频率与标准的时间间隔和标准频率进 行比较，得到整量化数字N。
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电子测量原理
本章小结
4．电子计数器由于闸门信号和计数信号的不同， 而具有：测频、测周、测时间间隔、测频率比、 自校等多种测量测量功能。 5．电子计数器测量频率的误差主要有：量化误 差和闸门时间误差； 电子计数器测量周期的误差主要有：量化误差、时 标误差和触发误差。
实际中，对正弦输入信号，常选择过零点为触发点（具有最 陡峭的斜率），则触发点电压VB满足：VB Vm 于是，有：
T
若考虑在一个周期开始和结束时可能都存在触发误差，分别 用 T1、T2 表示，并按随机误差的均方根合成，得到：
Tx Vn Tn T T2 2 Vm
2 1 2
Vn T V x n tan 2 Vm
4.6.1 多周期同步测量技术
1）倒数计数器；
2）多周期同步法
4.6.2 模拟内插法
1）内插法原理； 2）时间扩展电路
4.6.3 游标法 4.6.4 平均法
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电子测量原理
4.6.1 多周期同步测量技术
1）倒数计数器
◆如前述，对低频信号，为减小量化误差，宜采用测周方案。 但测周时不能直接得到频率值的显示结果，为得到频率 值显示，硬件上采用了一种特殊设计——即倒数计数器。 ◆原理：首先按测周模式，设计数值为N，再设法将1/N予以 显示。 f 思路：设测周的时标来自 晶振(Tc)，测频的闸门 为Ts=10nTc，则测频时 计数值
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电子测量原理
4.6.2 模拟内插法
一般时间间隔测量的局限性：
为减小量化误差，需减小时标以增大计数值，但时标 的减小受时基电路和计数器最高工作频率限制，而计数 器也有最大计数容量的限制（最大计数值）。 内插法对已存在的量化误差，测量出量化单位以下的 尾数(零头时间)。如下图所示，

电子测量
4.5.3 周期测量的误差分析
2）量化误差的影响 T ◆由测周的误差表达式： Tx
1 Tc f c k T T Tc fc Txxff0c xff 0c Tx
1 k

其中，第一项即为量化误差。它表示Tx愈大（被测信号 的频率愈低），则量化误差愈小，其意义为Tx愈大则计 入的时标周期数N愈大。另外，晶振的分频系数k愈小， 则时标周期愈小，在相同的Tx内计数值愈大。 此外，第二项为标准频率误差，通常也要求小于测量误 差的一个数量级，这时就可作为微小误差不予考虑。
◆为减小量化误差，应增加计数值N，但也需注意不可使其
溢出。 例如：一个6位的计数器，最大显示为999999,当用T0=1us的时标测
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量Tx=10s(fx=0.1Hz)时,应显示“10000000”us或“10.000000”s,显然溢 出。
电子测量
4.5.3 周期测量的误差分析
3）中界频率 ◆测频时，被测频率fx愈低，则量化误差愈大；
由 T0 kTc (Tc为晶振周期，k为倍频或分频比)，
Tc f c Tc fc
Tx f c 而计数值N为： N Tx T x Txf0 T0 kTc k
1 1 Tc f c T k k 所以， T Tx T Tc f fc Txxff0c xf0 c Tx 第4页
●结论：测周时为减小触发误差，应提高信噪比。
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电子测量
4.5.3 周期测量的误差分析
4）触发误差
◆频率测量时触发误差的影响
●尖峰脉冲的干扰 尖峰脉冲只引起触发点的改变，对测频影响不大。 ●高频叠加干扰 产生错误计数。
●措施 增大触发窗或减小信号幅度；输入滤波。
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电子测量原理
4.5.3 周期测量的误差分析

N k N Tx f c
电子测量
4.5.3 周期测量的误差分析
1）误差表达式 ◆由测周的基本表达式： Tx N T0
Tx T0 N 根据误差合成公式，可得： Tx N T0 T N 1
式中， 有： T
T0
0
N

N
和
0
T0
分别为量化误差和时标周期误差。
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电子测量原理
本章小结
减小误差的方法是：增加计数值、提高信噪比和选 用高精度的标准频率。 使测频和测周误差相等的频率称为中界频率。 6．利用游标法测量时间间隔可以消除量化误差并 提高测量精度。
7．E312B型通用电子计数器的使用。
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电子测量原理
4.6 高分辨时间和频率测量技术
测周时，被测频率fx愈高，则量化误差愈大。 可见，在测频与测周之间，存在一个中界频率fm，使得测 频、测周误差相等。 当fx>fm时，应采用测频；当fx<fm时，应采用测周方案。
◆中界频率fm的确定
量化误差取决于计数值N，测频时 Ts Tm 令两式相等，并用Tm表示Tx： 于是，有：Tm TsT0 或

中界频率fm
Tm TsT0
fm
1 TsT0
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N k N Tx f c
电子测量原理
4.5.3 周期测量的误差分析
1）误差表达式 ◆由测周的基本表达式： Tx N T0
Tx T0 N 根据误差合成公式，可得： Tx N T0 T N 1
式中， 有： T
电子计数器测量周期的误差主要有：量化误差、 时标误差和触发误差。第16页
电子测量原理
3、深入分析误差产生的原因及研究解决方法是本章的 另一个重点。在理论分析的基础上，我们讨论了减小 误差的方法，比如采用高精度频率源来减小标准频率 误差；采用多周期测量方法减小触发误差；采用内插 法和游标法减小量化误差等。 4、频率准确度和频率稳定度是标准频率源的两项主要 指标。对标准频率源的测量属于频率精密测量的内容 ，这种测量是通过两个不同精度等级的频率源之间进 行比对来实现的。由于一个频率源的准确度是由它的 频率稳定度来保证的，因此，检定一个频率源的主要 内容是测量它的频率稳定度。 调制域测量是电子测量发展的一个新方向，对它的了 解能够扩展对本领域了解的范围，并把握最新的动态 。
4.5.2 频率测量的误差分析
频率测量的误差表达式：
1 f x f c T f f fx c s x
N 1 1 N N Ts f x
中界频率fm的确定
测周的误差表达式
1 1 Tc f c T k k T Tx T Tc fc Txxff0c xff 0c Tx
电子测量
3）周期的测量
原理框图：
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电子测量
尖峰脉冲的干扰
高频叠加干扰 第9页
T1
电子测量
4）触发误差
◆周期测量时触发误差的影响 ●尖峰脉冲 周期测量时，尖峰脉冲的干扰对测量结果的影响非常 严重。如图，测量误差为：T Tx ' Tx ●分析 设输入为正弦波： vx Vm sin xt ,干扰幅度为Vn。 对触发点A1作切线ab，其斜率为
4）触发误差 ◆频率测量时触发误差的影响
●尖峰脉冲的干扰 如图，尖峰脉冲只 引起触发点的改变， 对测频影响不大。 ●高频叠加干扰 如图，产生错误计数。 ●措施 增大触发窗或减小信号幅度； 输入滤波。
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电子测量原理
本章小结
1、时间与频率是最基本的一个参量。时间与频 率基准的精确度是所有计量基准中最高的一种。 本章首先给出时间和频率的基本概念以及时间和 频率标准的建立。
c
图中计数器1 和计数器2分别工 作在测周和测频模 式。预定标器(由
触发器
Tx
主门 I
计数器I