3.1 電子計數(shù)器概述

3.1.1 電子計數(shù)器的分類

按其測試功能的不同，電子計數(shù)器分為以下幾類：

（1）通用電子計數(shù)器即多功能電子計數(shù)器。它可以測量頻率、頻率比、周期、時間間隔及累加計數(shù)等，通常還具有自檢功能。

（2）頻率計數(shù)器指的是專門用于測量高頻和微波頻率的電子計數(shù)器，它具有較寬的頻率范圍。

（3）計算計數(shù)器指的是一種帶有微處理器、能夠進行數(shù)學運算、求解較復(fù)雜方程式等功能的電子計數(shù)器。

（4）特種計數(shù)器是指具有特殊功能的電子計數(shù)器。如可逆計數(shù)器、預(yù)置計數(shù)器、程序計數(shù)器和差值計數(shù)器等，它們主要用于工業(yè)生產(chǎn)自動化，尤其在自動控制和自動測量方面。

3.1.2 電子計數(shù)器的基本組成

圖3-1所示為通用電子計數(shù)器組成框圖。它主要由輸入通道、計數(shù)顯示電路、標準時間產(chǎn)生電路和邏輯控制電路組成。

（1）輸入通道，即輸入電路 其作用是接收被測信號，并對被測信號進行放大整形，然后送入閘門（即主門或信號門）。輸入通道通常包括A、B兩個獨立的單元電路。

A通道是計數(shù)脈沖信號的通道。它對輸入信號進行放大整形、變換、輸出計數(shù)脈沖信號。計數(shù)脈沖信號經(jīng)過閘門進入十進制計數(shù)器，是十進制計數(shù)器的觸發(fā)脈沖源。

B通道是閘門時間信號的通道，用于控制閘門的開啟和關(guān)閉。輸入信號經(jīng)整形后用來觸發(fā)門控電路（雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器），使其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。以一個脈沖開啟閘門，而以隨后的一個脈沖關(guān)閉閘門，兩脈沖的時間間隔為閘門時間。在此期間，十進制計數(shù)器對經(jīng)過A通道的計數(shù)脈沖進行計數(shù)。為保證信號能夠在一定的電平時觸發(fā)，輸入端可以對輸入信號的電平進行連續(xù)調(diào)節(jié)，并且可以任意選擇所需的觸發(fā)脈沖極性。

有的通用計數(shù)器閘門信號通道有B、C兩個通道。B通道用作門控電路的啟動通道，使門控電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；C通道用作門控電路停止通道，使其復(fù)原。

（2）計數(shù)顯示電路 它是一個十進制計數(shù)顯示電路，用于對通過閘門的脈沖（即計數(shù)脈沖）進行計數(shù)，并以十進制方式顯示計數(shù)結(jié)果。

（3）標準時間產(chǎn)生電路 標準時間信號由石英晶體振蕩器提供，作為電子計數(shù)器的內(nèi)部時間基準。測周時，標準時間信號經(jīng)過放大整形和倍頻，用作測周時的計數(shù)脈沖，稱為時標信號；測頻時，標準時間信號經(jīng)過放大整形和一系列分頻；用作控制門控電路的時基信號，時基信號經(jīng)過門控電路形成門控信號。

（4）邏輯控制電路 產(chǎn)生各種控制信號，用于控制電子計數(shù)器各單元電路的協(xié)調(diào)工作。一般每一次測量的工作程序是：準備→計數(shù)→顯示→復(fù)零→準備下次測量等。

3.1.3 電子計數(shù)器的主要技術(shù)指標

1．測試功能

儀器所具備的測試功能，如測頻、測周等。

2．測量范圍

儀器的有效測量范圍，如測頻時的頻率上限和下限，測周時的周期最大值和最小值。

3．輸入特性

（1）輸入耦合方式有AC和DC兩種方式，AC耦合指的是選擇輸入端交流成分加到電子計數(shù)器，DC耦合即直接耦合，輸入端信號直接加到電子計數(shù)器上。

（2）觸發(fā)電平及其可調(diào)范圍B、C通道用于控制門控電路的工作狀態(tài)，只有被測信號達到一定的觸發(fā)電平時，門控電路的狀態(tài)才能翻轉(zhuǎn)，閘門才能適時地開啟關(guān)閉，從而測出時間間隔等參量。因此，觸發(fā)電平必須連續(xù)可調(diào)，要具備一定的可調(diào)范圍。

（3）輸入靈敏度指在儀器正常工作時輸入的最小電壓。

（4）最高輸入電壓即允許輸入的最大電壓，超過該電壓儀器將不能正常工作，甚至損壞。

（5）輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容。

4．測量準確度

常用測量誤差來表示。測頻時，主要由量化誤差決定；測周時，主要由量化誤差和觸發(fā)誤差決定。這將在本章第三節(jié)介紹。

5．閘門時間和時標

它由標準時間電路產(chǎn)生的信號決定。可提供的閘門時間和時標信號有多種。

6．顯示及工作方式

（1）顯示位數(shù)可以顯示的數(shù)字位數(shù)。

（2）顯示時間兩次測量之間顯示結(jié)果的時間，一般可調(diào)。

（3）顯示器件顯示測量結(jié)果或測量狀態(tài)的器件，如數(shù)碼管、發(fā)光管、液晶顯示器等。

（4）顯示方式有記憶顯示和非記憶顯示兩種方式。記憶顯示只顯示最終結(jié)果，不顯示正在計數(shù)的過程，實際顯示的數(shù)字是剛結(jié)束的一次測量結(jié)果，顯示的數(shù)字保留至下一次計數(shù)過程結(jié)束時再刷新。非記憶顯示方式時，還可顯示正在計數(shù)的過程。

7．輸出

儀器可輸出的時標信號種類、輸出數(shù)碼的編碼方式及輸出電平。