第七章 通用计数器及其应用

电子计数器是一种多功能的电子测量仪器。它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。通常电子计数器按照它的功能可分为以下三类：

1）通用计数器 通常指多功能计数器。它可以用于测量频率、频率比、周期、时间间隔和累加计数等，如配以适当的插件，还可以测量相位、电压等电量。

2）频率计数器 其功能为测频和计数。测频范围很宽，在高频和微波范围内的计数器均属于此类。

3）计算计数器 带有微处理器、具有计算功能。它除具有计数器功能外，还能进行数学运算、求解比较复杂的方程式，能依靠程控进行测量、计算和显示等全部工作。

计数及显示单元输入通道A测 频累加计数测时间测量功能开关主门(信号门)十进制计数器显示器输入通道B人工触发门控双稳触发器复零脉冲发生器记忆控制控制单元闸门时间选择1MHz晶振倍频器分频器时标选择时基产生与变换单元图7-1 通用电子计数器方框图

一、通用电子计数器的基本组成

电子计数器的基本组成原理方框图见图7-1。这是一种通用多功能电子计数器。电路由A、B输入通道、时基产生与变换单元、主门、控制单元、计数及显示单元等组成。电子计数器的基本功能是频率测量和时间测量，但测量频率和测量时间时，加到主门和控制单元的信号源不同，测量功能的转换由开关来操纵。累加计数时，加到控制单元的信号则由人工控制。至于计数器的其它测量功能，如频率比测量、周期测量等则是基本功能的扩展。 （一）A、B输入通道

输入通道送出的信号，经过主门进入计数电路，它是计数电路的触发脉冲源。为了保证计数电路正确工作，要求该信号具有一定的波形、极性和适当的幅度，但输入被测信号的幅度不同，波形也多种多样，必须利用输入通道对信号进行放大、整形，使其变换为符合主门

要求的计数脉冲信号。输入通道共有两路。由于两个通道在测试中的作用不同，也各有其特点。

A输入通道是计数脉冲信号的输入电路。其组成如图7-2（a）所示。

衰减器射极跟随器放大器施密特电 路选通门至主门(a) A输入通道输入电平调节射极跟随器施密特电 路A门选通信号放大器选通门至门控双稳B门选通信号倒相器(b) B输入通道 7-2 输入通道方框图

当测量频率时，计数脉冲是输入的被测信号经整形而得到的。当测量时间时，该信号是仪器内部晶振信号经倍频或分频后再经整形而得到的。究竟选用何种信号，由选通门的选通控制信号决定。

B输入通道是闸门时间信号的通路，用于控制主门是否开通。该信号经整形后用来触发双稳态触发器，使其翻转。以一个脉冲启开主门，而以随后的一个脉冲关门。两脉冲的时间间隔为开门时间。在此期间，计数器对经过A通道的计数脉冲计数。为保证信号在一定的电平时触发，输入端可对输入信号电平进行连续调节。在施密特电路之后还接有倒相器，从而可任意选择所需要的触发脉冲极性。

有的通用计数器闸门时间信号通路有两路，分别称为B、C通道。两通道的电路结构完全相同。B通道用来作门控双稳的“启动”通道，使双稳电路翻转；C通道用作门控双稳“停止”通道，使其复原。两通道的输出经由或门电路加至门控双稳触发器的输入端。 （二）主门

主门又称信号门或闸门，对计数脉冲能否进入计数器起着闸门的作用。主门电路是一个标准的双输入逻辑门，如图7-3所示。它的一个输入端接入来自门控双稳触发器的门控信号，另一个输入端则接收计数用脉冲信号。在门控信号有效期间，计数脉冲允许通过此门进入计数器计数。

在测量频率时的门控信号为仪器内部的闸门时间选择电路送来的标准信号，在测量周期或时间时则是整形后的被测信号。

T计数脉冲输入门控信号输入＆T图7-3 主门电路

（三）时基信号产生与变换单元

本单元用于产生各种时标信号和门控信号，图7-4为电路原理方框图的实例。

ff10f100MHz10f10MHz1MHz 晶振10f100kHz10f10kHz10f1ms10f10ms10f10f1s10f10s0.1s时标信号选择电路Ts( s)ffffffff闸门时间选择电路Ts

图7-4 时基产生与变换单元

由1MHz晶振产生的标准频率信号，作为通用计数器的时间标准。该信号经倍频或分

频后可提供不同的时标信号，用于计数或作门控信号。当晶振频率不同时，或要求提供的闸门信号和时标信号不同时，倍频和分频的级数也不同。 （四）控制单元

控制单元为程控电路，能产生各种控制信号去控制和协调计数器各单元工作，以使整机按一定工作程序自动完成测量任务。

计数脉冲主门＆计数及显示电路数字显示器寄存器十进计数器L闭锁单稳显示单稳寄存单稳CMR复零单稳＆时基信号\JCPKQ1\SJKQ2门控双稳闭锁双稳(a) 原理方框图