loading洛阳师范学院毕业设计论文
ΔTXNB= 式（1.11） NAfC上式中NA为计数器A中的计数值，fC为时钟频率。
若将两个输入通道的输入端连在一起，并分别选择两个输入通道的触发极性和调节触发电平，使得在脉冲的前沿处产生一个与fA对应的脉冲；而在被测脉冲的后沿处产生一个与fB对应的脉冲，就能实现对脉冲宽度的测量。
在测得信号的脉冲宽度及周期的基础上，通过计算就可得到占空比。
图1.8 等精度测量时间间隔的工作波形图
1.2测量方法
1.2.1直接测量法
依据基本原理所实现的频率、周期以及脉冲宽度的数字化测量是一种直接测量
法，由于该方法比较简单，若能够满足任务书的要求则应作为首选方案。考察中应分析该方法的测量精度是否能够满足任务书的要求，是否便于扩充提出的各项附加要求。由于现在还处在一个分析的阶段，所以对测量精度的分析只需做一个概略的估计，即仅考虑±1量化误差的影响，而将该系统频率基准或时间基准的误差暂时忽略不计，输入通道的触发误差也暂时忽略不计。
通过对测频、测周期以及测脉冲宽度的数字化测量方法的基本原理及测量误差的分析，得知在被测信号的整个频率范围内，无论采用直接测频还是直接测周期的方法均不能全面满足测试误差≤0.1%的要求。具体说，在低频端1Hz时，即使闸门时间取最大值10s。也只能计的得10个数，但由于量化误差的存在，使这
洛阳师范学院毕业设计论文
时的相对测试误差大到±10%。类似地，对于测周期在高频端10MHz，即使时标频
率采用10MHz，这时也只能计得1个数。这时由于±1量化误差而导致的相对测试误差就大到±100%！由上述分析可知，为了满足测试精度的要求，不能简单采地采用频率与周期的直接测量法，需要寻求别的测量方法。 1.2.2直接测量和间接测量相结合的方法
该方法的出发点是避开量化误差影响较大的频段，是依据在不利条件下寻找有
利因素的思路而产生的。由前面的分析可知，由于±1量化误差对直接测频、测周期法所引入的相对测试误差的大小是随着被测信号频率而变化的，而且变化关系正好相反（见图1.5），因此可找到一个中界频率fM?k/?TST0??1/?TST0?k?1，式中TS为测频时的闸门时间；T0为测周期所用的时标的周期；k为多周期测量时的倍率。下面以等于k=1的情况进行讨论。在中界频率上，测频和测周期法的量化误差正好相等。通过适当选取闸门时间TS以及时标周期T0，使中界频率fM处的测试误差满足≤γ%的预定要求，然后采取下列策略将直接测量和间接测量结合起来，就能使整个测试误差均满足≤γ%的预定要求 。即对于低于fM的信号的频率不采用直接测频法，而改为测周期，并通过换算求得频率（即间接法），对于高于
fM的信号的频率仍然采用直接测频法；类似地，对于高于fM信号的周期不采用
直接测周期法，而改为直接测频率，并通过换算求得周期（即间接法），对于低于
fM的信号的周期仍然采用直接测周期法。从而可使被测信号的整个频率范围内测
试误差均可以满足≤γ%的要求。显然，该方法要求在正式测量之前先对信号频率
fX预测量一下，然后将测得的fX值与fM进行比较，以决定正式测量时是采用直
接法还是间接法。根据本设计测试的要求可以选择TS=10s、TS=0.1us，经计算后可得到：
fM?1/10?0.1?10_6=103Hz=1kHz 式（1.12）
如果被测信号频率恰好为1KHz时，无论是测频还是测周期，其误差都是一样的，即0.01%（对于TS=10s；T0=0.1μs情况）。根据图1.5不难看出，当采用间接测量法时，对于远离fM的低频或高频段其测试误差都均小于0.01%，从而使任务书得到充分的满足。 1.2.3多周期同步测量法
该方法的基本思路是使被测信号与闸门信号实现同步化，从而从根本上消除了在闸门时间内对被测测信号进行计数时的±1的量化误差，使测量精度大大提高。
洛阳师范学院毕业设计论文
这种方法是依据积极主动去改造不利条件的思路而产生的。倒数计数器就是基于 该方法而设计出来的一种具有创新思想的测频、测周期的仪器。 1.2.4脉宽测试误差的分析
根据任务书的要求：被测脉冲宽度≥100μs， 测试误差≤0.01%。为此可用10MHz的时标对脉宽进行计数，当脉宽等于100μs时计数值可达1000，这时由于±1量化误差所引起 的测量误差不会超过0.01%；当脉宽大于100μs，由于计数值大于1000，上述误差将小于0.01%。所以对任务书提出的测试误差的要求是能够满足的
1.2.5脉冲占空比测试误差的分析
任务书中提出的为了达到测量脉冲信号占空比的要求而给个的条件为：脉冲信
号的频率为1Hz～1kHz，占空比变化范围为10%～90%，幅度为0.5V～5V，要求测试误差≤0.01%。
众所周知，占空比的定义为TW/TP，其中TW脉冲宽度，TP为脉冲信号的周期。因此可在分别测得脉冲宽度和周期的基础上，通过计算求得占空比。当脉冲信号频率为1kHz时，占空比为10%时，脉宽TW达到最小值——100μs ；根据上面的分析，此时脉冲宽度的测试误差≤0.01%。又知测占空比时脉冲的最高频率为1kHz，正好与前分析算得的中界频率相等，因此在1Hz～1kHz范围内只用直接法测量周期TP就行了；由前分析结果可知其误差可满足≤0.01%。根据误差合成理论不难推断，由TW和TP计算得到的占空比，其误差满足≤0.01%的要求是绰绰有余的。
1.3被测信号的幅度、频率范围以及输入通道放大器
任务书给定的被测信号的幅度为0.5V～5V；然而我们也能测试小信号的频率要求，因此本人在设计时把最小信号的幅度定为0.02V。被测信号的幅度大小决定了输入通道放大器增益的大小，信号越小时要求输入通道放大器的增益就越高，并要求其噪声系数越低，结果技术实现的难度也就越大。而0.02V的幅值大小比较适中，容易实现。考虑到任务书的要求，输入通道放大器处理的信号频率范围应为0.1H～1MHz，在这样的频率上，输入通道放大器从技术上是能够设计成高输入阻抗的，从而使该频率计符合测量仪器对被测对象的影响应当小这个普遍原则。
1.4稳压电源的设计
对于本设计还要自行设计稳压电源，经估计数字电路部分要求需要的电压为
洛阳师范学院毕业设计论文
+5V，最大输出电流约为1A；模拟电路部分需要的电压有±5V以及±（8～15）V几种，他们的最大输出电流可按100mA来估计。因为稳压电源的电路比较成熟，且有很多现成的集成稳压块可选用，因此稳压电源的设计制作比较容易，不是本设计的重点内容，所以在本设计中也就不具体讨论了。