GFC8010H频率计WI.doc

計頻器
GFC-8010H 操作手冊

目录 页数
1.

产品介绍.................................................................................
1-1.简述……….……………………………………………….
1-2.特性…...…………………………………………………...
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2.
技术规格……………………….…………………………..….
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3.
使用前之注意事项……………………………….…………...
3-1.拆开包装…………………..………………….…………...
3-2.使用电源…………………...…………………..………….
3-3.设备安装和操作………………………...………………...
3-4.预备工作…………………………………………………..
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4.
面板介绍...………………...……………………..……………
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5.
应用…………………………………………………………….
5-1.灵敏度………..……………………………………………
5-2.输入灵敏度特性………………...………………………...
5-3.最大输入电压…………..………………………………...
5-4.典型应用…………………………………………………..
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6.
电路描述…………………..……………………………...…...
6-1.工作原理……………………………..…………………....
6-2.频率测量精度……………………….…………………….
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7.
维护……………..……………………………………………..
7-1.标准的校准方法………………….………………………
7-2.清洁…..…………………………………………………...
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1. 产品介绍
1-1. 简述
GFC-8010H是一台高输入灵敏度20mVrms, 测量范围
0.1Hz~120MHz的综合计频器.最新半导体技术的应用使仪器具备简洁,高性能,高分辨率和高稳定性的特点.

1-2. 特性
另外,此计频器还具备以下特性:
l 分辨率高达1μHz.
l 线性滤波器被密封在静电噪声区以扺制噪声的影响.
l 低通滤波器保证了低频的精确测量.
l 结构简洁,重量轻.
l 低功率消耗.
l 高质量的晶体保证了精确的频率测量.

2. 技术规格

灵敏度
(rms)
10Hz~10MHz 10mV
10MHz~40MHz 20mV
40MHz~80MHz 35mV
80MHz~120MHz 50mV
输入阻抗
1MΩ 35pF.
最大输入电压
150Vrms.
耦合系统
交流耦合
时基
晶振频率: 10MHz.
老化率: ±1×10-6/月.
温漂: 25℃±5℃ ±5×10-6.
0℃~50℃ ±2×10-5.
精度
1Hz + 1位数 +时基误差
计数容量
8个 十进制位
显示系统
数字发光二极管显示
闸门时间
0.1 s, 1 s, 10 s 开关可选
最大分辨率
1μHz (10Hz 范围,10s门时间)
0.1Hz (100MHz范围,10s门时间)
工作温度范围
0℃~40℃
储存温度范围
-10℃~+70℃
功率消耗
大约 5W.
电源要求
100V, 120V/220V/230V±10%, 50/60Hz.
尺寸
大约245(W) × 95(H) × 280(D) m/m.
重量
大约1.7kgs.
附件
操作手册……………………× 1
测试线 GTL-101 …………..× 1

3.使用前之注意事项
3-1. 拆开包装
仪器在出厂前已被检测过.收到仪器后,请打开包装检查是否有运输过程中造成的损坏.若有,请及时与运货商或供货商联系.

3-2. 使用电源
仪器的使用电源可以是以下表格中任一种.请检查后面板上所标示的电源并替换相应的保险丝.

警告: 为避免电击, 请务必将电源线保护接地端子接地.

当使用电源改变,请按以下表格所示替换保险丝:
使用电源
范围
保险丝
使用电源
范围
保险丝
100V
120V
90-110V
108-132V
T160mA 250V
220V
230V
198-242V
207-253V
T100mA 250V

警告: 为避免人身伤害,换保险丝前请不要连接电源线.

3-3.设备安装和操作
请确保该仪器在适当的环境下使用.如果该仪器的使用未遵循规定,可能会造成对仪器的损坏.

3-4.预备工作
1) 当阻抗是1MΩ,最大输入电压取决于频率和SENSITIVITY开关的位置,其相互关系如图６所示,此图表中的值须严格对应.初始时将SENSITIVITY开关打到1/10,如果此计频器不计数,将SENSITIVITY开关打到1/1范围并进行测量.此步骤可以降低损坏输入电路的危险性.
2) 选择交流电源 100V, 120V, 220V, 或 230V±10%.
3) 在0~40℃的环境温度下使用该计数器. 不要将仪器放在高温设备的顶上, 并保证仪器周围环境的通风.
4) 不要让水渗进仪器,也不要剧烈振动仪器.
5) 若仪器在特别嘈杂的环境中使用,在电源里加入噪声滤波器.
6) 测量低频时,按下低通滤波器开关,可以削弱高频成分,以防止可能出现错误触发.

4. 面板介绍

(1).
Counter Input
BNC 型接口

(2).
ATT, 1/1, 1/10
输入灵敏度(衰减)按钮.
1/1 : 输入信号被直接连接到输入放大器.
1/10: 输入信号衰减率为10.

(3).
LPF ON/OFF
低频测量时,将此键打到ON位置,插入输入信道一个100KHz低通滤波器.

(4).
FREQ/PRID
用此键选择频率测量或周期测量.

(5).
Gate Time Selector
用此按钮选择10s,1s或0.1s的门时间.

(6).
Power ON/OFF
电源开或关用此按钮.

(7).
Gate Time(LED)
显示设定的闸门时间10s,1s或0.1s

(8).
Over (LED)
Over 指示灯亮表示一个或多个有效数字无法显示.

(9).
Displayed (LED)
频率值以８位数字显示.

(10)
Exponent and units
(LED)
LED指示灯显示单位S和Hz,指示测量值指数如下:
k=1000 M=1,000,000 G=1,000,000,000 m=1/1000 μ=1/1,000,000 n=1/1,000,000,000

l 前面板

图１. 前面板

5. 应用
5-1. 灵敏度
灵敏度 (或衰减器)开关对一般仪器的作用是保护输入电路和防止仪表超出量程.
对计频器,灵敏度仍然起着这个重要的作用.迟滞一般发生在计数器的信号整形电路中.为了增强计频器对噪声的抵制,即使噪声低于迟滞(hysteresis),此电路也将不工作.这个信号整形电路是施密特电路(Schmitt Circuit),其作用图如下:

图. 2 施密特电路作用图

根据图2,当输入电压为V+,输出为相对高的电压;当输入电压为V-, 输出为相对低的电压,电压差VH=(V+)-(V-)叫作迟滞电压.
若输入电压为图3中任一种情况,施密特电路将不工作,也无输出.

图. 3 施密特电路不工作的状态

从以上的描述中可以看出施密特电路是否工作取决于决定输入电压幅值大小的灵敏度.

图4是合适选择灵敏度以防止错误计频的例子:
(a) 通过选择合适的灵敏度以正确对一个失真信号进行计频.
当输入信号太大时,杂波也会被计频,所显示的实际上是未知频率的两倍.
(b) 若高频噪音信号迭加到未知信号并且输入施密特电路的电
压过高,计频会发生错误.但选择合适的灵敏度可以获得正确的计频.

(a) 当未知信号失真

(b)当高频噪音迭加到未知信号

图. 4

满足以下两点可以防止错误的计频:
a) 使噪音电压的峰峰值小于ＶH.
b) 当未知信号的峰峰值大于ＶH,测量时先将灵敏度设在1/10, 然后再将其设在1/1以保护输入电路并避免错误的计频.

5-2. 输入灵敏度(Sensitivity)特性
这台仪器的输入灵敏度如图5所示.

图. 5 输入灵敏度特性

5-3. 最大输入电压
最大输入电压(Input Voltage) Vs频率特性如图6所示.

图. 6. 最大输入电压-频率

5-4. 典型应用
下面是典型的几个应用:
1).对于发射器或接受器的输出频率测量(输出功率在1W左右),仅仅需要将一圈带夹的导线接到天线以外几十厘米处,具体距离取决于输出的幅值.
2).当进行振荡器阶段,乘法器阶段,及输出阶段的频率跟踪测量,则利用一个2-3圈的细线,将信号耦合到每一个线圈.(输入电容与多圈导线在谐振频率时可能引起谐振.)
注意: 因为此产品有很高的灵敏度,当测试人员触到带夹线的
红端(非接地端),感应现象可能会引起错误的计频.因此,
按以上方法进行测量时请把持住黑色夹和与之同轴的电缆.
3).测量一般都可通过将带夹线黑的一端连到地,红的一端接到测试点进行.
4).若电缆电容对测试电路有影响(当测量圈状的电路或高阻抗电路),测量前将一个高阻与带夹线串联插入.进行4)和5)的测量时,确保带夹线黑的一端连到地.如果可能的话,将此电缆接地到测试电路的地端.这个步骤可降低噪音的影响.除了(1-5),
利用计频器的特性还可进行其它不同的测量.

6. 电路描述
6-1. 工作原理
为了更好地利用此频率计数器,充分理解电路是有用的.我们尽可能利用最新的集成电路技术以降低该产品的价格同时减小电路的复杂性,提高稳定性.
假设输入信号到达10MHz~100MHz并输入到主板上标明的CHA.此信号首先由Q201~Q202放大.电路中的三级放大器标识为U202,是ECL逻辑电路.在线性误差范围内,每一级放大器在反馈之前的增益为5.Q203和Q204将ECL电平转变成TTL电平.此信号直接被传送到计数器IC U301.
IC U301提供此计频器的所有功能,通过LED显示结果.
使用电源经变压器成为9V输入信号,U201调节此9V电压以纠正电路.当电源开关打在“on”位置,大约5.0V电压输入电路.

6-2. 频率测量精度
测量精度
频率测量精度由以下两点决定:
1) ±1计频.
2) 时基精度.
±1 计频的误差由数字表的特性和闸门信号(Gate Signal)与输入信号的相位差关系所决定.如图7,计频结果多1或少1取决于相位差.

图. 7 ±1 计频误差

高精度测量
振荡器的时基精度几乎完全由晶振特性所决定.时基规格如下:
振荡频率 10MHz
老化率 1×10-6/月
温漂 5×10-6(25±5℃)
±2×10-5 (校准环境温度0~40℃)
这台仪器中的晶振温度特性如图8所示.从中可看出温度系数最大为2×10-5.

图. 8 晶振温度特性

晶振的温漂: 2×10-5 (温度0~60℃) 25℃ 为参考. 选择0~60℃的温度范围是因为仪器内部的温升约20℃,而适合晶振的环境温度范围为:0~40℃.假设晶振的环境温度为25℃,频率为10MHz,则根据最大温漂和晶振频率,可能产生的误差为(10x10６)x(2x10-5)=2x102Hz.在实际应用中,以下两种情况会产生最糟的情况:
1) 在0℃的环境温度(Ambient temperature)下一打开仪器电源开关(Switch ON)即进行频率校准;在40℃的环境温度下打开仪器电源开关长时间后(Time elapsed after switch ON)进行测量.
2) 在40℃的环境温度下打开仪器电源开关长时间后进行校准;在0℃
的环境温度下一打开仪器即进行测量.
在这些最糟的情况下,保证精度 4×10-5 (校准温度:0~40℃) 即0.004%.

图. 9 晶振上升特性范例

在实际应用中,上述最坏的情况几乎从未踫到过而且一直保持着高精度状态.图9为上升特性的一个范例,精度随着温度的变化而变化.如图所示,打开开关后50分钟,此仪器的晶振到达热平衡状态.发货前,此仪器在25℃的环境下校准了60分钟.
如果仪器在打开开关1小时后开始工作且是在20~30℃的环境下校准,则即使用最糟的晶振也可保证精度5x10-6.
5x10-6 (25±5℃)用百分比表示为0.0005%.老化率1×10-6/月表示在恒定常温下一月后,变化为0.0001%.

7.维护
以下指示步骤仅可由合格人员执行﹒为避免电击﹐请不要进行操作手册上未指明的操作.

7-1.校准的标准方法
50分钟的预热后,将一标准的或精度高达1x10-7的STD OUT信号输入计频器.调整调节器SVC301以显示10.000000MHz.经过这个步骤可能会获得超过1x10-7的精度.用一个螺丝起子(非铁头)来调整调节器.

7-2.清洁
清洁仪器时﹐请用沾有水和温和溶剂的软布﹒不要将清洁剂直接喷到仪器上﹐以防止其渗透到外壳内造成损坏﹒
不要用含有汽油﹐苯﹐甲苯﹐二甲苯﹐丙酮等相似的溶剂﹒不要将研磨剂用于仪器的任何部分﹒