图6.2 频率测量的原理框图
•
设开门时间为T，在时间T内，从主门通过的脉冲个数为N，则被
测信号的频率fx
• •
用E312A型通用计数器测一输入频率fx=100 000 Hz的信号，显示
T f 电路所显示读数随闸门时B间的不同而不同，见表A 6.2。 N f T A B
（6-2）
T f A
B
表6.2 闸门时间与显示
其差频，当差频为零时读取频率。这种外差式频率计可测高达3000 MHz的微弱信
号的频率，测频精确度为10-6左右。
•
•
（3） 示波法： 在示波器上根据李沙育图形或信号波形的周期
个数进行测频。这种方法的测量频率范围从音频到高频信号皆可。
•
（4） 电子计数器法： 直接计数单位时间内被测信号的脉冲数
，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、
不同精确度测频的需要。
•
6.1.3
•
计数是电子计数器最基本的功能。因此，尽管电子计数器的种类
很多，但其基本的工作原理可用图6.1所示的简化方框图加以说明。
TA
1
主门
2
计 数 显示 电 路
TB
图6.1 电子计数器简化方框图
•
当把周期为TA的脉冲信号由“1”端加入后，假设在闸门信号
的上升沿主门打开，计数器对输入脉冲信号进行累加计数，在闸门信号的下降沿
同。测频时要指明频率的上限和下限； 测周期时要指明周期的最大值和最小值。
•
（3） 输入特性：通用电子计数器一般由2~3个输入通道组成，
需分别指出各个通道的特性，包括：
有AC和DC两种耦合方式
。在低频和脉冲信号计数时宜采用DC耦合方式。
•
（4） 测量准确度：常用测量误差来表示，主要由时基误差和计
数误差决定，时基误差由内部晶体振荡器的稳定度确定。
•
表6.1概括了以上三类振荡器的频率稳定度。
表6.1 振荡器的标准频率稳定度
•
（5） 闸门时间和时标： 由机内时标信号源所能提供的时间标
准信号决定。根据测频和测周期的范围不同，可提供的闸门时间和时标信号有多
种供选择，如通常的0.01 s、0.1 s、1 s 、10 s等。
•
（6） 显示及工作方式：
•
包括显示位数、显示时间、显示方式等。
•
显示位数： 可显示的数字位数，如常见的8位。

•
显示时间： 两次测量之间显示结果的时间，一般是可调的。
•
显示方式： 有记忆和不记忆两种显示方式。记忆显示方式只显示
最终计数的结果，不显示正在计数的过程。实际上显示的数字是刚结束的一次测量
结果，显示的数字保留至下一次计数过程结束时再刷新。不记忆显示方式可显示正
•
Tx =N To
（6-3）
•
它实际上是多个被测周期的平均值，
•
（6-4）
•
Tx
NT 10n
•
3.
•
时间间隔测量和周期的测量都是测量信号的时间，因此测量电
路大体相同，所不同的是测量时间间隔需要B、C两个通道分别送出起始和停止信号
去控制门控双稳电路以形成闸门信号，其工作原理如图6.4所示。
倍频器 晶振 B信 号 C信 号
在计数的过程。但多数计数器没有这种显示方式。
•
（7） 输出： 包括仪器可输出的时标信号种类、输出数据的编码
方式及输出电平等。
• 6.2.2
•
1.
•
频率的测量实际上就是在单位时间内对被测信号的变化次数进行累
加计数。其原理框图如图6.2所示。
fx
1
A通 道
主门
计 数 显示
2
T 门 控 双稳
晶振
分频器
时 基 选择
第6章
6.1 频率与时间测量的特点与方法 6.2 通用电子计数器 6.3 等精度时间/频率测量 6.4 EE3376型可程控通用计数器简介 思考题6
6.1 频率与时间测量的特点与方法
•
6.1.1
•
与其他各种物理测量相比，频率与时间测量具有如下特点：
•
（1） 时频测量具有动态性质。
•
（2） 测量精度高。
•
（3） 测量范围广。
•
（4） 频率信息的传输和处理比较容易。
•
6.1.2
•
出现并得到过应用的测频方法与仪器主要有以下几种：
•
（1） 谐振法： 利用LC回路的谐振特性进行测频(如谐振式波长
表可测无源LC回路的固有谐振频率）, 测频范围为0.5~1500 MHz。
•
（2） 外差法： 改变标准信号频率，使它与被测信号混合，取
B通 道
u1
C通 道
u2
门
控
u3
电
路
计 数 门
u4
计 数 显 示
2
时 标 信号
置零
图6.6 瞬时值数字相位差测量原理框图
•
其工作波形如图6.7所示。
•
2.
•
周期是频率的倒数，因此周期的测量和频率的测量正好相反。其
原理框图如图6.3所示。
To
倍频器
时 标 选择
1
主门
计 数 显示
Tx
晶振
分频器
2
门 控 双稳
T x
B通 道
分频器
闸 门 选择
图6.3 周期测量的原理框图
•
设被测信号的周期为Tx，时标信号的周期为To，在时间Tx内，有N
个时标脉冲通过主门，
t NT 点和终点，这样就可以测量两个输入信号任意两点之间的时间间隔，如图6.5所示。
BC
•
(5 0%) uB
(5 0%) uC
(5 0%) uB
uC
(5 0%)
起 始 脉冲 终 止 脉冲
开 门 信号
(a)
起 始 脉冲 开 门 信号
终 止 脉冲 (b)
图6.5 输入信号任意两点间的时间间隔测量示意图
•
4.
•
相位差测量通常是指两个同频率的信号之间的相位差的测量。相
位差测量的主要方法有示波器法、比较器法、直读法等。利用电子计数器也可进
行相位差的测量，它是时间间隔测量的一个应用。瞬时值数字相位差测量原理框
图如图6.6所示，通过测量两个正弦波上两个相应点之间的时间间隔，可换算出它
们之间的相位差。
u1 u
To
时 标 选择
分频器
B通 道 tB
C通 道
1 主门 2
门 控 双 稳 tB－C tB tC
tC
计 数 显示
图6.4 时间间隔测量的原理框图
• 之
若计数器在主门打开时间内计得脉冲个数为N，则B和C两脉冲信号
间
的
时
间
间
隔
为
tB-C=NTo
•
（6-5）
•
选取两个输入信号的上升沿或下降沿的某电平点作为时间间隔的始
主门关闭，计数器停止计数，显然计数器所计之数N
N TB TA
f ATB
fA fB
（6-1）
6.2 通用电子计数器
•
6.2.1 通用电子计数器的主要技术性能
•
用于测频的通用电子计数器其主要技术性能包括： （1） 测试性能：
仪器所具备的测试功能，如测量频率、周期、频率比等。
•
（2） 测量范围：仪器的有效测量范围。在测频和测周期时，测量范围不