電子測(cè)量與儀器及課后答案宋悅孝主編

1、.高等職業(yè)教育電子信息貫通制教材（電子技術(shù)專業(yè)）電子測(cè)量與儀器電子教學(xué)資料宋悅孝主編Publishing House of Electronics Industry北京 ? BEIJING;.前言為了配合電子測(cè)量與儀器課程的教學(xué)，體現(xiàn)教材的編寫特色，更好地為讀者服務(wù)，編寫本教學(xué)資料。教學(xué)資料內(nèi)容包括三個(gè)部分：第一部分是教學(xué)指南，包括課程性質(zhì)與任務(wù)、課程內(nèi)容和要求、教學(xué)建議、教學(xué)時(shí)間分配。第二部分是習(xí)題答案，給出了多數(shù)習(xí)題的詳細(xì)解答過(guò)程。第三部分是電子教案，采用 PowerPoint 課件形式。教師可以根據(jù)不同的教學(xué)要求按需選取和重新組合。限于編著者水平，教學(xué)資料中有錯(cuò)誤或不妥之處，敬請(qǐng)讀者給予

2、批評(píng)指正。編 者2003 年 12 月;.電子測(cè)量與儀器教學(xué)指南一、課程的性質(zhì)與任務(wù)電子測(cè)量與儀器是電子與信息技術(shù)類專業(yè)及相近專業(yè)的一門必修技術(shù)課。主要介紹電子測(cè)量基本概念、測(cè)量基本原理及常用電子測(cè)量?jī)x器的基本組成與操作應(yīng)用。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生具備電子測(cè)量技術(shù)與測(cè)量?jī)x器方面的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)和職業(yè)技能奠定基礎(chǔ)，使他們成為具有全面素質(zhì)和實(shí)踐能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。主要教學(xué)目標(biāo)是學(xué)習(xí)電子測(cè)量技術(shù)原理、測(cè)量?jī)x器以及測(cè)試系統(tǒng)方面的專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能；學(xué)習(xí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的基本方法；學(xué)習(xí)基本的科學(xué)思維方式和工作方法；培養(yǎng)職業(yè)道德、促進(jìn)全面素質(zhì)的提高。為學(xué)生今后從事電子與信息技

3、術(shù)類等方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。（1）基本概念方面：基本概念主要包括測(cè)量數(shù)據(jù)處理、電子測(cè)量?jī)x器使用與組成，以及測(cè)量原理等方面的概念。掌握電子測(cè)量與儀器的基本概念是學(xué)習(xí)本門課程的基礎(chǔ)，對(duì)于絕大多數(shù)基本概念，尤其對(duì)那些在工作實(shí)踐中比較常用的概念應(yīng)能夠牢固掌握、靈活應(yīng)用，并注意個(gè)別概念間的區(qū)別。（ 2）測(cè)量技術(shù)方面：測(cè)量技術(shù)主要包括電壓測(cè)量技術(shù)、波形顯示與測(cè)量技術(shù)、頻域測(cè)量技術(shù)、元器件測(cè)量技術(shù)、頻率 /時(shí)間測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)域測(cè)量技術(shù)等。測(cè)量技術(shù)是進(jìn)行測(cè)量工作的理論指導(dǎo)，也是測(cè)量?jī)x器構(gòu)成與應(yīng)用的理論依據(jù)。對(duì)于測(cè)量技術(shù)應(yīng)能夠理解掌握，并靈活應(yīng)用，切忌生搬硬套，并學(xué)會(huì)用所學(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題。（ 3）測(cè)量?jī)x器

4、的構(gòu)成與應(yīng)用方面：測(cè)量?jī)x器主要包括電壓測(cè)量?jī)x器、波形顯示儀器、頻域測(cè)量?jī)x器、元器件測(cè)量?jī)x器、頻率 /時(shí)間測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)域測(cè)量?jī)x器、智能儀器等，所有儀器的構(gòu)成都是以其測(cè)量原理為依據(jù)的，只要理解掌握了測(cè)量原理，學(xué)習(xí)儀器的構(gòu)成與應(yīng)用就游刃有余了。（ 4）測(cè)量技能方面：測(cè)量技能主要包括測(cè)量的組織進(jìn)行、測(cè)量?jī)x器的選用、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理、測(cè)量中現(xiàn)象的分析和問(wèn)題的解決以及查閱資料等方面的綜合能力，是學(xué)習(xí)本課程的目標(biāo)。需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)來(lái)提高學(xué)生的測(cè)量技能。要求教學(xué)工作中要不失時(shí)機(jī)地增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，并鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手、多觀察、多分析、多思考，并養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、講究科學(xué)的好作風(fēng)。二、預(yù)備知識(shí)本書從電子測(cè)量與儀器

5、基本概念、基本原理等基本知識(shí)入手，比較全面、系統(tǒng)地介紹了電子測(cè)量技術(shù)及其在電子測(cè)量?jī)x器或測(cè)量中的應(yīng)用，以及測(cè)量?jī)x器的基本操作與應(yīng)用等。讀者在學(xué)習(xí)本書之前，應(yīng)具備一定的模擬電子技術(shù)、脈沖與數(shù)字電路等基礎(chǔ)知識(shí)和一定的電子實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的基本技能。三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)要求;.第 1 章 電子測(cè)量與儀器的基本知識(shí)（一）教學(xué)內(nèi)容電子測(cè)量的內(nèi)容與方法，測(cè)量誤差的表示與分類，測(cè)量結(jié)果的表示與有效數(shù)字的處理等。（二）教學(xué)重點(diǎn)測(cè)量誤差的表示與應(yīng)用，測(cè)量結(jié)果的表示及測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。（三）教學(xué)難點(diǎn)測(cè)量誤差的表示與應(yīng)用，測(cè)量結(jié)果的表示與有效數(shù)字處理。（四）教學(xué)要求明確電子測(cè)量的方法，掌握測(cè)量誤差的基本計(jì)算，掌握準(zhǔn)確

6、度等級(jí)、允許誤差的概念，明確電子測(cè)量誤差的種類，了解測(cè)量結(jié)果的表示方法與測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，了解通用電子測(cè)量?jī)x器的主要分類。第 2 章 測(cè)量用信號(hào)發(fā)生器（一）教學(xué)內(nèi)容信號(hào)發(fā)生器的分類與功能，主要技術(shù)指標(biāo)，信號(hào)發(fā)生器的主要組成原理與操作使用等。（二）教學(xué)重點(diǎn)信號(hào)發(fā)生器分類與功能，主要技術(shù)指標(biāo)，基本工作原理與基本操作使用。（三）教學(xué)難點(diǎn)信號(hào)發(fā)生器基本工作原理與基本操作使用。（四）教學(xué)要求掌握信號(hào)發(fā)生器分類與功能、主要技術(shù)指標(biāo)，了解信號(hào)發(fā)生器基本工作原理，熟悉信號(hào)發(fā)生器基本操作使用，了解頻率合成原理與正弦波成形電路工作原理。第 3 章 電壓測(cè)量與電壓表（一）教學(xué)內(nèi)容交流電壓的表征，交流模擬電壓表分類與讀

7、數(shù)修正，數(shù)字電壓表技術(shù)指標(biāo)與A/D 變換器。（二）教學(xué)重點(diǎn)交流電壓的表征，交流模擬電壓表分類與讀數(shù)修正。（三）教學(xué)難點(diǎn);.A/D 變換器工作原理與特點(diǎn)分析。（四）教學(xué)要求掌握交流電壓的表征以及均值電壓表、峰值電壓表讀數(shù)修正，明確檢波器種類及電路組成，了解均值表、 峰值表、 有效值電壓表的結(jié)構(gòu)類型，了解數(shù)字電壓表基本組成以及A/D 變換器工作過(guò)程。第 4 章 波形測(cè)試與儀器（一）教學(xué)內(nèi)容波形測(cè)試的原理，示波器的組成，示波器多波形顯示，示波器的應(yīng)用，數(shù)字存儲(chǔ)示波器和取樣示波器。（二）教學(xué)重點(diǎn)波形測(cè)試原理，示波器的組成，示波器多波形顯示和示波器的應(yīng)用。（三）教學(xué)難點(diǎn)波形測(cè)試原理和示波器的組成及開(kāi)關(guān)旋

8、鈕的作用與實(shí)現(xiàn)方法。（四）教學(xué)要求掌握示波器的基本組成，明確示波器線性偏轉(zhuǎn)特性與示波器用途，掌握示波器直接測(cè)量電壓、周期和雙蹤法測(cè)量相位差。理解示波器雙蹤顯示原理，熟悉示波器有關(guān)開(kāi)關(guān)旋鈕的作用。了解示波器測(cè)量電壓、周期、頻率、相位差的其他方法及示波器測(cè)量調(diào)幅系數(shù)方法。第 5 章 頻域測(cè)量與儀器（一）教學(xué)內(nèi)容掃頻儀、頻譜儀工作原理，掃頻儀、頻譜儀技術(shù)指標(biāo)與應(yīng)用（二）教學(xué)重點(diǎn)掃頻儀、頻譜儀工作原理與技術(shù)指標(biāo)（三）教學(xué)難點(diǎn)掃頻儀、頻譜儀操作應(yīng)用（四）教學(xué)要求明確掃頻儀、頻譜儀的用途，掌握掃頻儀、頻譜儀的工作原理，了解掃頻儀、頻譜儀技術(shù)指標(biāo)與操作應(yīng)用。第 6 章 電子元器件測(cè)量與儀器;.（一）教學(xué)內(nèi)容

9、集中參數(shù)元件的等效，伏安法、電橋法與諧振法測(cè)量原理，晶體管特性圖示儀組成與使用。（二）教學(xué)重點(diǎn)伏安法、電橋法與諧振法測(cè)量原理，晶體管特性圖示儀組成與使用。（三）教學(xué)難點(diǎn)阻抗的數(shù)字化測(cè)量原理，不平衡電橋測(cè)量原理，諧振法測(cè)量原理，晶體管特性圖示儀組成原理與使用。（四）教學(xué)要求掌握伏安法、電橋法、諧振法測(cè)量原理與用途，掌握晶體管特性圖示儀組成原理，明確晶體管特性圖示儀的用途，了解阻抗的數(shù)字化測(cè)量原理、不平衡電橋測(cè)量原理與晶體管特性圖示儀的使用。第 7 章 頻率和時(shí)間測(cè)量及儀器（一）教學(xué)內(nèi)容測(cè)量頻率的方法，電子計(jì)數(shù)器分類、組成與技術(shù)指標(biāo)，電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、周期、時(shí)間、累加計(jì)數(shù)等工作原理，電子計(jì)數(shù)器測(cè)

10、量誤差分析與擴(kuò)頻技術(shù)，數(shù)字相位計(jì)。（二）教學(xué)重點(diǎn)電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、周期、時(shí)間、累加計(jì)數(shù)等工作原理，電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差與分析。（三）教學(xué)難點(diǎn)電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差與分析，數(shù)字相位計(jì)。（四）教學(xué)要求理解掌握電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻、測(cè)周、累加計(jì)數(shù)等工作原理，理解掌握測(cè)量誤差的來(lái)源，了解測(cè)量誤差減小措施，了解電子計(jì)數(shù)器整機(jī)組成、擴(kuò)頻技術(shù)與數(shù)字相位計(jì)工作原理。第 8 章 數(shù)據(jù)域測(cè)量與儀器（一）教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)與測(cè)量基本概念與特點(diǎn)，數(shù)據(jù)域測(cè)量?jī)x器設(shè)備，數(shù)據(jù)域測(cè)試技術(shù)，邏輯分析儀的組成、觸發(fā)方式與顯示方式。（二）教學(xué)重點(diǎn)數(shù)據(jù)域測(cè)試技術(shù)，邏輯筆組成與應(yīng)用，邏輯分析儀組成、觸發(fā)方式與顯示方式。（三）教學(xué)難點(diǎn);.數(shù)據(jù)測(cè)試技術(shù)，

11、邏輯分析儀組成、觸發(fā)方式與顯示方式。（四）教學(xué)要求掌握邏輯筆與邏輯分析儀的組成，明確邏輯分析儀的觸發(fā)方式與顯示方式，了解數(shù)據(jù)域測(cè)試技術(shù)與特點(diǎn)點(diǎn)，了解邏輯分析儀的應(yīng)用。第 9 章 智能測(cè)試儀器與系統(tǒng)（一）教學(xué)內(nèi)容智能測(cè)試儀器與系統(tǒng)分類與組成，GPIB 標(biāo)準(zhǔn)接口，智能儀器典型處理功能。（二）教學(xué)重點(diǎn)智能儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、個(gè)人儀器與虛擬儀器的組成，GPIB 標(biāo)準(zhǔn)接口， 智能儀器的典型處理功能。（三）教學(xué)難點(diǎn)智能儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、個(gè)人儀器與虛擬儀器的區(qū)別，智能儀器的典型處理功能。（四）教學(xué)要求了解智能測(cè)試儀器與系統(tǒng)的分類、特點(diǎn)與區(qū)別，了解GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口，了解智能儀器的典型處理功能。四、教學(xué)時(shí)間分

12、配章 節(jié)課程內(nèi)容課時(shí)數(shù)第一章電子測(cè)量與儀器的基礎(chǔ)知識(shí)4 課時(shí)第二章測(cè)量用信號(hào)發(fā)生器6 課時(shí)第三章電壓測(cè)量與電壓表8 課時(shí)第四章波形測(cè)試與儀器16 課時(shí)第五章頻域測(cè)量與儀器6 課時(shí)第六章電子元器件測(cè)量與儀器8 課時(shí)第七章頻率和時(shí)間測(cè)量及儀器6 課時(shí)第八章數(shù)據(jù)域測(cè)量與儀器6 課時(shí)第九章智能測(cè)試儀器與系統(tǒng)6 課時(shí)注：以上課時(shí)分配僅供參考，教學(xué)中可根據(jù)教學(xué)的安排再做調(diào)整。五、習(xí)題答案（一）習(xí)題1 答案1.解：x=x-A=100V-95V=5VC=-x=-5VA=x+C=100V-10V=90V;.x=-C=10V2.解：x=x-A=40mA-38mA=2mAx2mA100%5%A40mAAx2mA10

13、0%5.3%x38mAxxm3.解：mxmxm1=m1xm1 =±1.5% ×10V=±0.15Vxm2=m2xm2=±1.0%× 20V=± 0.20V>xm1選用第一塊表。4.解：x=x-A=94.5mA-90mA=4.5mAC=- x=-4.5mAx4.5mA100% 5%m90mAA mxm4.5mA100%4.5%xm100mA被校表的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)定為5.0 級(jí)。5.解：Um=±0.5% ×10V=±0.5V本次測(cè)量報(bào)告值為8V ，測(cè)量記錄值為7.5V 。6.解： 54.79 54.8，8

14、6.3724 86.4， 500.028 500， 21000=2.100010×42.10 ×104 ，0.0031250.00312 ，3.175 3.18， 43.52 43.5， 58350=5.835010×4 5.84 ×1047.解：有效數(shù)字為18.4V ，有效數(shù)字 +1 位安全數(shù)字為18.44V 。8.解：相同數(shù)據(jù)有2.100k ， 2100 ， 2.100 ×103，0.2100 ×10k（二）習(xí)題2 答案1.答：按照輸出信號(hào)波形的不同，通用信號(hào)發(fā)生器分為正弦信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器和隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器

15、四類。正弦信號(hào)發(fā)生器為電路或系統(tǒng)檢修提供低頻、高頻等幅正弦信號(hào)或振幅調(diào)制波等已調(diào)波；函數(shù)信號(hào)發(fā)生器為電路或系統(tǒng)檢修提供正弦波、方波、三角波等波形；脈沖信號(hào)發(fā)生器為分析研究電路或系統(tǒng)的瞬態(tài)特性提供矩形脈沖波或雙脈沖波等波形；隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器為電路提供模擬噪聲信號(hào)，為分析研究電路或系統(tǒng)的抗噪聲性能等提供模擬噪聲。2.答：低頻信號(hào)發(fā)生器一般有50、 150 、600 、5k 等各種不同輸出阻抗，而高頻信號(hào)發(fā)生器一般只有50 或 75 一種輸出阻抗。使用時(shí)，如果阻抗不匹配，會(huì)使波形失真變大、功率傳輸效率變小。為了避免阻抗不匹配產(chǎn)生的不良影響，應(yīng)借助阻抗變換器等使之匹配連接。;.3.答：信號(hào)發(fā)生器作為主動(dòng)

16、測(cè)試儀器其構(gòu)成應(yīng)該包括振蕩器，而LC 振蕩器、 RC 振蕩器等特性決定了振蕩器的頻率范圍或頻率穩(wěn)定性都比較差。由于頻率合成器具有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤的鎖相環(huán)而使之具有很高的頻率穩(wěn)定度和極純的頻譜。6.答：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般能夠輸出正弦波、三角波、方波等三種基本波形。7.答：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的方法有三種：一種是先產(chǎn)生方波，然后經(jīng)變換得到三角波和正弦波形；第二種是先產(chǎn)生正弦波再得到方波和三角波；第三種是先產(chǎn)生三角波再變換為方波和正弦波。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的構(gòu)成方式則相應(yīng)地有上述三種形式。8.答：（ 1）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍比低頻信號(hào)發(fā)生器或高頻信號(hào)發(fā)生器的寬，頻率范圍約為幾毫赫至幾十兆赫。 （

17、2）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能夠提供正弦波、三角波、方波等多種波形，而正弦信號(hào)發(fā)生器只能提供正弦波或已調(diào)波。 （ 3）脈沖式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的振蕩器是由施密特觸發(fā)器、密勒積分器、電壓比較器等部分組成的組合振蕩器，缺一不可；而正弦信號(hào)發(fā)生器的振蕩器是單一的正弦波振蕩器，是獨(dú)立的振蕩器。（三）習(xí)題3 答案1.答：模擬式交流電壓表按照檢波器類型的不同分為均值電壓表、峰值電壓表和有效值電壓表，分別屬于放大 檢波式、檢波 放大式和放大 檢波式。均值電壓表頻帶窄、 測(cè)量靈敏度較低，為低頻或視頻毫伏表。 峰值電壓表頻帶寬、 靈敏度較高，為高頻或超高頻毫伏表。有效值電壓表種類較多，一般情況下，它的頻帶較窄、靈敏度較低，為

18、低頻毫伏表。2.解： U1 (0.16dt0.42dt) 3(V)00.10.4UP+=6VUP-=-2VUP-P=8VU=1 (0.162dt0 .422 dt ) 3.5V 。00 .10.43.解：（ 1）如果用峰值表測(cè)量，?40V ，U2U 測(cè)量正弦波、三角波和方波時(shí)的讀數(shù)值都為?40 VUU 28.3V2 2（ 2）如果用均值表測(cè)量，;.測(cè)量正弦波時(shí)， U?2U 40V?40 VU 28.3V U 22?測(cè)量非正弦波時(shí)，UUK PU?U0.9U UKFKPK FU? U 0.9KFKP?40V測(cè)量三角波時(shí)，U29.6VU KP20.9K F0.933?40V測(cè)量方波時(shí)，U U44.4

19、V0.9K FK P0.911（3）如果用有效值電壓表測(cè)量，U ?U=U =K P測(cè)量正弦波時(shí)， U?40 V28.3VU=U =K P2測(cè)量三角波時(shí)， U?40VU=U=23.1VK P3測(cè)量方波時(shí)， U ?40VU=U=K P40V1答：（略）4.解：（ 1）如果峰值電壓表測(cè)量，測(cè)量正弦波時(shí)：U=U=20VU 0.9U 0.920V18V?2U 220V28.3VU 測(cè)量三角波時(shí)：;.?2U 2 20V28.3VUU?28.3V16.3VUUK P33UU16.3V14.1VK F23測(cè)量方波時(shí)：K F 方 =KP 方=1?2U 2 20V 28.3V =U 方= U方 U 方（2）如果用

20、均值電壓表測(cè)量，測(cè)量正弦波時(shí)：U=U=20VU 0.9U 0.920V18V?2U 220 V28.3VU 測(cè)量三角波時(shí)：U0.9U 0.920 V18VUUK F18V215.6V3?UK P18V23 36VU3測(cè)量方波時(shí)：K F 方 =KP 方=1 U 方 0.9U 0.9 20V18V =U 方=U 方答：（略）5.解：因?yàn)?DVM位數(shù)為 41，且量程為10V ，所以電壓表末尾1 個(gè)單位為 0.001V。2讀數(shù)誤差為： ±0.025%U x=±0.025% ×8V=±0.002V滿度誤差為： ±0.01%U m=±0.01%

21、×10V=±0.001V滿度誤差相當(dāng)于：0.001V1字0.001V固有誤差： ±（ 0.001V+0.002V ） =±0.003V答：（略）6.解：U=±0.005%讀數(shù) ±0.002%滿度 =±0.005% ×4V±0.002% ×5V=±0.0003V;.x=U100%0.0003V0.0075%x4V答：（略）7.答：最大顯示數(shù)字分別為9999，19999，3199 和 1999 的數(shù)字電壓表的位數(shù)分別是4位，41位，23 3位（或統(tǒng)稱3 1位）和 31位。422當(dāng)小數(shù)點(diǎn)位置

22、在第一位后時(shí)，第1、 2 位的利用率低，并且分辨力要比小數(shù)點(diǎn)在第1 位前的低，所以小數(shù)點(diǎn)應(yīng)在第1 位前，故第二塊表在0.2V 量程上的分辨力是0.00001V 。8.答：雙積分式A/D 變換器的工作過(guò)程分為定時(shí)準(zhǔn)備、定時(shí)取樣和不定時(shí)比較三個(gè)過(guò)程，其中取樣是利用輸入電壓（有效輸入為直流電壓）對(duì)積分電容定時(shí)充電（正向積分），而比較是利用與輸入電壓極性相反的基準(zhǔn)電壓對(duì)積分電容不定時(shí)放電（反向積分）。雙積分式A/D變換器是將兩個(gè)電壓（輸入電壓和基準(zhǔn)電壓）的比較變換為取樣時(shí)間（定時(shí)）和比較時(shí)間（不定時(shí)）的比較，而比較時(shí)間的大小與輸入直流電壓的大小成正比，所以雙積分式A/D 變換器屬于V-T 型積分式 A

23、/D 變換器。其依據(jù)的關(guān)系是取樣時(shí)，輸入電壓對(duì)積分電容凈充上的電荷與比較時(shí)基準(zhǔn)電壓對(duì)積分電容放去的電荷相等。雙積分式A/D 變換器顯著的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，最大的缺點(diǎn)是變換速度慢。經(jīng)對(duì)工作過(guò)程的分析發(fā)現(xiàn)如果取樣時(shí)間為干擾信號(hào)周期的整數(shù)倍，取樣結(jié)束時(shí)，干擾信號(hào)（如工頻干擾）對(duì)積分電容凈充上的電荷為零，這對(duì)比較時(shí)電容放電時(shí)間的大小是不產(chǎn)生影響的，即抗干擾。經(jīng)上述分析得知，為了提高雙積分式A/D 變換器的抗干擾能力，A/D 變換器的取樣時(shí)間至少要取干擾信號(hào)的1 個(gè)周期，并且為了提高A/D 變換器的分辨力也應(yīng)使取樣時(shí)間延長(zhǎng)，這樣勢(shì)必使雙積分式 A/D 變換器的變換速度變慢。9.答：三次積分式A/D 變

24、換器是在雙積分式A/D 變換器的基礎(chǔ)上，將雙積分式A/D 變換器的第二次積分分成粗積分、精積分兩次進(jìn)行的積分式A/D 變換器。三次積分式A/D 變換器的特點(diǎn)是變換速度快、分辨力高、變換誤差小。這是因?yàn)橥瑯臃直媪Φ那闆r下，三次積分式A/D 變換器所需的位數(shù)較少，而且精積分時(shí)的基準(zhǔn)電壓較小，而使積分器輸出以很慢的速度越過(guò)零點(diǎn)，故可以提高變換精度，減小變換誤差。三次積分式A/D 變換器的工作過(guò)程分為準(zhǔn)備、取樣、粗積分和精積分四個(gè)階段。其中取樣是在固定時(shí)間內(nèi)利用輸入電壓對(duì)積分電容進(jìn)行充電，粗積分是利用基準(zhǔn)電壓對(duì)積分電容放電，精積分利用較小的基準(zhǔn)電壓對(duì)積分電容進(jìn)行放電。粗積分、精積分的工作時(shí)間取決于取樣

25、時(shí)對(duì)積分電容凈充上電荷的多少，與輸入電壓大小成正比。;.10.答：逐次比較式A/D 變換器按照 “大者棄、小者留”的原則，經(jīng)D/A 變換器把已有的和當(dāng)前假設(shè)的 A/D 輸出變換成可變的基準(zhǔn)電壓，將被測(cè)電壓和可變基準(zhǔn)電壓逐次進(jìn)行比較，當(dāng)基準(zhǔn)電壓不大于被測(cè)電壓時(shí)，保留“1作”為當(dāng)前A/D 位輸出，即 “小者留 ”。否則，舍棄 “1”為改 “0作”為當(dāng)前A/D位的數(shù)據(jù)，即“大者棄 ”。上述過(guò)程是從高位到低位逐次進(jìn)行逼近的，直至得出被測(cè)量或到A/D 變換器末位為止。逐次比較式A/D 變換器的優(yōu)點(diǎn)是變換速度快、精度高。這是因?yàn)樘诫妷菏前凑?-nU R 遞減設(shè)置的，沒(méi)有雙積分式A/D 變換器中電壓的積分

26、過(guò)程，且只要二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù)足夠多，其精度亦很高。逐次比較式A/D 變換器的缺點(diǎn)是抗干擾能力差。這是因?yàn)殡妷罕容^器的輸入是被測(cè)電壓瞬時(shí)值，所以外界任何干擾電壓的串入都可以影響測(cè)量結(jié)果。（四）習(xí)題4 答案1.答：示波器得到穩(wěn)定波形的條件即示波器同步條件是掃描電壓周期等于被測(cè)信號(hào)周期的整數(shù)倍（隱含被測(cè)信號(hào)是周期性信號(hào)）。示波器波形顯示原理是： （ 1）因?yàn)槭静ü埽ㄊ静ㄆ鳎┚哂芯€性偏轉(zhuǎn)特性，所以當(dāng)Y 偏轉(zhuǎn)板上加上被測(cè)信號(hào)，而X 偏轉(zhuǎn)板上加上與時(shí)間成正比的鋸齒波時(shí)，就可以使每一次掃描出的波形是與實(shí)際波形一致的被測(cè)信號(hào)波形。（ 2）當(dāng)示波器采用電平觸發(fā)（即觸發(fā)掃描）且滿足同步條件時(shí)，每一次掃描得到的波形就

27、一致，保證每一次掃描得到的波形能夠在屏幕上重合，從而為得到穩(wěn)定波形提供必要的條件。 （ 3）當(dāng)保證同一點(diǎn)熒光物質(zhì)熄滅間隔時(shí)間不超過(guò)視覺(jué)暫留時(shí)間時(shí)，就能使上述波形不產(chǎn)生閃爍，保證在屏幕上得到一個(gè)便于觀察的穩(wěn)定波形。2.答：示波器線性掃描方式主要包括觸發(fā)掃描、連續(xù)掃描以及自動(dòng)掃描、單次掃描等方式。觸發(fā)掃描是在觸發(fā)源（一般選擇內(nèi)觸發(fā)源被測(cè)信號(hào)）電平達(dá)到觸發(fā)電平時(shí)，在由觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖的作用下，由掃描環(huán)產(chǎn)生掃描電壓，由于該方式最容易得到同步條件而優(yōu)先采用，該方式在無(wú)觸發(fā)源的情況下，為避免熒光物質(zhì)被燒壞而黑屏。連續(xù)掃描是通過(guò)改變時(shí)基閘門電路直流輸入電平的大小而在自激狀態(tài)下產(chǎn)生的掃描，該方式不管是否

28、有被測(cè)信號(hào)都保證在屏幕上得到波形或時(shí)基線。自動(dòng)掃描是在自動(dòng)電路（單穩(wěn)態(tài)電路）作用下，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)掃描和連續(xù)掃描的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，一般情況下，操作者通常采用自動(dòng)掃描方式。單次掃描一般用來(lái)去觀察非周期性信號(hào)，它是在每一次人工操作下完成一次掃描的方式。3.答：內(nèi)觸發(fā)信號(hào)不可以從延遲線后引出。這是因?yàn)椋海?1）脈沖等上升時(shí)間短的信號(hào)比較適合采用觸發(fā)掃描方式。對(duì)于占空比小的脈沖等信號(hào)來(lái)說(shuō)，如果采用連續(xù)掃描方式，顯示出的脈寬部分太窄（甚至顯示出的線條也比應(yīng)該顯示出的脈寬寬度還寬），而看不到脈寬細(xì)節(jié)，或者顯示出由很亮的時(shí)基線與較暗淡的脈寬組合而成的波形，只有采用觸;.發(fā)掃描才不致于出現(xiàn)上述情況。（ 2）采用觸發(fā)掃描時(shí)

29、，只有當(dāng)觸發(fā)源（一般采用內(nèi)觸發(fā)）電平達(dá)到觸發(fā)電平時(shí)，才能產(chǎn)生掃描電壓而顯示出產(chǎn)生掃描電壓之后的被測(cè)信號(hào)部分波形，而脈沖等由低電平達(dá)到觸發(fā)電平必須要經(jīng)歷一定的時(shí)間，這樣勢(shì)必使掃描電壓比被測(cè)信號(hào)滯后而得不到完整的被測(cè)信號(hào)波形。因此要采用延遲線對(duì)被測(cè)信號(hào)延遲后加到示波管 Y 偏轉(zhuǎn)板上，使被測(cè)電壓滯后而看到完整的被測(cè)信號(hào)波形。對(duì)正弦波等上升時(shí)間較長(zhǎng)的波形來(lái)說(shuō)，由于該延遲時(shí)間較短而體現(xiàn)不出上述作用來(lái)，所以簡(jiǎn)易示波器一般不加延遲線。（ 3）當(dāng)從延遲線后引出內(nèi)觸發(fā)信號(hào)時(shí)， 不能使被測(cè)信號(hào)比掃描電壓滯后， 得到的波形仍然不完整。所以內(nèi)觸發(fā)信號(hào)不能從延遲線后引出。4.答：雙蹤顯示方式包括斷續(xù)顯示、交替顯示兩種方

30、式。斷續(xù)顯示和交替顯示分別適合測(cè)試高頻和低頻信號(hào)。交替顯示是指在每一個(gè)掃描周期內(nèi)只掃描顯示其中的一個(gè)信號(hào)，間隔一個(gè)周期掃描一次。被測(cè)信號(hào)頻率越低，掃描電壓周期越長(zhǎng)，即掃描同一個(gè)信號(hào)的間隔時(shí)間越長(zhǎng)，當(dāng)該時(shí)間超過(guò)視覺(jué)暫留時(shí)間時(shí)，顯示出的波形就會(huì)閃爍。反之，信號(hào)頻率較越高時(shí)，則不會(huì)使顯示波形產(chǎn)生閃爍。所以交替方式只適合觀測(cè)高頻信號(hào)。斷續(xù)顯示是指利用斷續(xù)器（頻率恒定）將每個(gè)掃描周期分割成很多的時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段顯示一個(gè)波形的一段，間隔一個(gè)時(shí)間段顯示同一個(gè)波形的另外一段。要顯示信號(hào)頻率越高，掃描周期越短，即掃描速度越快，因?yàn)闀r(shí)間段是不變的，這樣顯示出的波形線段越長(zhǎng)，波形顯示的斷續(xù)感增強(qiáng)，不利于觀測(cè)。反之

31、，信號(hào)頻率越低，掃速越慢，波形顯示的連續(xù)感越好，便于觀察。所以斷續(xù)方式適合顯示低頻信號(hào)。5.答：將標(biāo)準(zhǔn)的方波通過(guò)探極加到示波器上，調(diào)整示波器有關(guān)開(kāi)關(guān)旋鈕，當(dāng)顯示出的波形是不失真的方波時(shí)，就表明探極補(bǔ)償電容補(bǔ)償正確，否則，說(shuō)明探極補(bǔ)償電容補(bǔ)償不正確（欠補(bǔ)償或過(guò)補(bǔ)償）。當(dāng)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償電容不合適時(shí)，利用小螺刀左右調(diào)整補(bǔ)償電容，直至補(bǔ)償正確為止。6.答：（ a）有可能是因?yàn)檫x擇了“GND ”輸入耦合方式而使信號(hào)沒(méi)有加到示波器內(nèi)部所致，此時(shí)選擇“ DC”或“ AC ”耦合方式即可。另一原因可能是因?yàn)檩斎氲男盘?hào)很小，而所選的偏轉(zhuǎn)因數(shù)又太大（對(duì)輸入信號(hào)衰減過(guò)大），此時(shí)調(diào)小偏轉(zhuǎn)因數(shù)即可。（b）此種情況，雖然把被測(cè)

32、信號(hào)加到了示波器上，但因?yàn)檫x擇了“X-Y”方式而沒(méi)有掃描電壓，所以只顯示一條豎線。此時(shí)，改變“X-Y ”方式為掃描方式即可。（ c）原因是因?yàn)樗x偏轉(zhuǎn)因數(shù)太小，調(diào)大偏轉(zhuǎn)因數(shù)即可。（ d）原因是掃描不同步，選擇觸發(fā)掃描（或自動(dòng)掃描）調(diào)節(jié)觸發(fā)電平即可。;.（e）原因是掃速太慢而使顯示出的信號(hào)周期個(gè)數(shù)太多所致，此時(shí)調(diào)快掃速（調(diào)小時(shí)基因數(shù)）即可。7.解：（ 1）HP-PV P P20 mV2cm=S10 mVcmT11L Tf2cmD x0.5kHzD x1mscm得到的波形如圖4-1（ a）所示。（2） H P-PV PP40mV4cm（ a）（ b）=10 mVScm圖 4-1 習(xí)題 4.7 題答

33、案T11L Tf1cmD xD x1kHz 1mscm得到的波形如圖4-1（ b）所示。8.解：據(jù)題意知， T=4Ty=4×1/fy=4/2kHz=2mssTx=Ts+Tb=2ms+2ms/4=2.5msfx=400Hz圖 4-2 習(xí)題 4.9 答案答：（略）9.解：據(jù)題意知，掃描電壓周期是被測(cè)信號(hào)周期的2.5 倍，所以每次掃描得到2.5 個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。但因?yàn)椴粷M足掃描同步條件，所以示波器上得到的波形應(yīng)不穩(wěn)定，如圖4-2 所示。10.解：據(jù)題意知，掃描正程、掃描逆程分別可以得到3 個(gè)周期和1 個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。但因?yàn)闈M足掃描同步條件，所以可以得到穩(wěn)定的波形，如圖 4-3

34、所示，其中虛線為回掃線。圖 4-3 習(xí)題 4.10 答案11.解：由題意知， S=1mV/div，H p-p= 7.07div ，探極衰減比K=10： 1，所以Up-p=7.07div 1mV/div=7×.07mVU PP7.07mV探極輸出電壓： U=2KP=2 2=2.5mV正弦波電壓： U= 10×2.5mV=25mV答：（略）12.解：由題意知， S=10mV/div ， D x=1ms/div ，探極衰減比K=10： 1，所以;.11f1kHz1divTL =1msD xdivU P P0.5V(1) Hp-p=K105divS10mVdiv得到如圖4-4（a）

35、所示的波形。2 2U（a）（ b）（2） H P-P=K 220.4V10圖 4-4習(xí)題 4.12 答案S10mVdiv11.3div得到如圖4-4（b）所示的波形，圖中方格線間距2div 。13.解： Tmin=10div /2 × 0.01 s/div=0.05 sfmax =20MHz答：（略）max5ms/div=25ms×14.解： T =10div/2fmin=0.4Hz答：（略）15.答：（a）如圖所示表明顯示波形不穩(wěn)定，又因?yàn)橹挥蠿 通道有故障，可能是觸發(fā)電路的觸發(fā)電平不穩(wěn)定的原因。 （ b）如圖所示表明沒(méi)有對(duì)回掃線進(jìn)行消隱，可能是原因Z 通道沒(méi)有與 X 通

36、道正確相連而不能在回程期間消隱。16.答：（ a） （ f ）圖的觸發(fā)情況分別是零電平負(fù)極性觸發(fā)、正電平負(fù)極性觸發(fā)、負(fù)電平負(fù)極性觸發(fā)、負(fù)電平正極性觸發(fā)、正電平正極性觸發(fā)和零電平正極性觸發(fā)。17.解：AB3602cm36030AC24cm答：（略）18.解：據(jù)題意知，Dx=1ms/ div ，S=0.5V/ div ， H=8div ，正弦波一個(gè)周期的寬度L=8div ，探極衰減比 K =101。正弦波周期： T=D xL/K =1ms/div× 8div =8ms正弦波頻率： f=1/T=125Hz正弦波峰 -峰值： U p-p=SH=0.5V/div8div× =4V正弦

37、波電壓： U= K U P P= 104V 14.1V2KUP22答：（略）;.19.解：據(jù)題意知，try=9ns，而示波器上升時(shí)間應(yīng)滿足：trtry/3，即 tr9ns/3=3ns，BW0.35/3ns 120MHz答：（略）20.答：數(shù)字存儲(chǔ)示波器利用A/D 變換器將輸入的模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，然后存儲(chǔ)于數(shù)字存儲(chǔ)器中，需要時(shí)再將存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容調(diào)出，并通過(guò)D/A 變換器，將數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為模擬信號(hào)，最后顯示在示波器熒光屏上。（五）習(xí)題5 答案1.答：掃頻儀實(shí)質(zhì)上是掃頻信號(hào)源與X-Y 方式示波器的結(jié)合。主要包括掃描信號(hào)源、掃頻振蕩器、檢波器、頻標(biāo)電路和X-Y 示波器。掃描信號(hào)源除了用來(lái)產(chǎn)生

38、掃描電壓外，還用來(lái)連續(xù)改變掃頻信號(hào)源振蕩頻率，以得到頻率連續(xù)變化的掃頻信號(hào)加到被測(cè)電路中，被測(cè)電路的輸出經(jīng)檢波器檢波得到電路的幅頻特性曲線并通過(guò)示波器加以顯示出來(lái)。2.答：掃頻儀的掃描電壓可以是正弦半波信號(hào)。這是因?yàn)橹灰獟哳l信號(hào)的頻率變化規(guī)律與示波器水平掃描電壓的變化規(guī)律完全一致，而不管掃描電壓是否均勻，掃描出的幅頻特性曲線是相同的。當(dāng)掃頻信號(hào)u3 為正弦波電壓時(shí)，由于耦合變壓器電感磁心磁滯等原因，顯示出的波形也不能重合。因此，需要對(duì)掃頻信號(hào)源提供停振控制信號(hào)，使顯示出的波形為被測(cè)波形和用作水平軸的水平回掃線的組合。3.答：因?yàn)閽哳l信號(hào)頻率的變化受掃描電壓的控制并保持一定的線性關(guān)系，掃描瞬時(shí)電

39、壓越大，振蕩頻率越高，所以可以水平位置的大小表示出頻率大小，即掃頻儀的X 軸可以用來(lái)表示頻率軸。4.答：掃頻儀主要用來(lái)顯示電路的幅頻特性曲線，并據(jù)此推算出被測(cè)電路的頻帶寬度、品質(zhì)因數(shù)、電壓增益、輸入輸出阻抗及傳輸線特性阻抗等參數(shù)。頻譜儀主要用來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜圖，由此可以對(duì)信號(hào)的頻率組成及各頻率分量大小進(jìn)行分析，即頻譜分析，另外還用于放大器的諧波失真、信號(hào)發(fā)生器的頻譜純度以及系統(tǒng)的頻率特性分析等。掃頻儀、頻譜儀的使用等參看課本相關(guān)內(nèi)容及有關(guān)書籍。5.答：示波器主要用來(lái)顯示信號(hào)波形，并由此測(cè)出被測(cè)信號(hào)的電壓、頻率等參量，是在時(shí)域內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析的時(shí)域測(cè)量?jī)x器，它不能得出信號(hào)的頻率組成成分。頻譜

40、儀主要用來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)頻譜圖，用來(lái)分析信號(hào)的頻率組成成分，是在頻域內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析的頻域測(cè)量?jī)x器，但不可以得到被測(cè)信號(hào)時(shí)域波形。6.答：相同點(diǎn)：都屬于專用示波器，這是因?yàn)樗麄兌际窃谑静ㄆ鞯幕A(chǔ)上，通過(guò)增加專用電路;.而實(shí)現(xiàn)特殊波形的顯示。在電路上都用到了頻標(biāo)電路和X-Y 方式示波器。不同點(diǎn)：掃頻儀用來(lái)顯示電路幅頻特性曲線，是時(shí)域測(cè)量?jī)x器。頻譜儀用來(lái)顯示信號(hào)頻譜圖，是頻域分析儀器。7.答：掃頻外差式頻譜儀是利用頻率連續(xù)變化的掃頻振蕩信號(hào)與被測(cè)信號(hào)經(jīng)混頻器差頻產(chǎn)生固定中頻信號(hào)而確定出被測(cè)信號(hào)頻率成分。由于掃頻信號(hào)頻率是連續(xù)可變的，只要被測(cè)信號(hào)中與本振頻率成固定中頻關(guān)系的組成頻率成分，都可以通過(guò)濾波

41、得到各頻率組成成分的大小。（六）習(xí)題6 答案1.答：測(cè)量集中參數(shù)元件的方法主要包括：伏安法、電橋法和諧振法。伏安法是根據(jù)歐姆定律來(lái)測(cè)量集中元件參數(shù)的。該方法使用方便，但測(cè)量精確度較差，僅適用于低頻測(cè)量，比較適合直流電阻的測(cè)量。電橋法（特指平衡電橋）是根據(jù)電橋平衡時(shí)的電橋平衡條件來(lái)確定被測(cè)量。該方法的工作頻率較寬，測(cè)量精度較高。但因?yàn)樵诟哳l測(cè)量時(shí)，電橋?qū)ζ帘瘟己玫囊蠛芨?，所以比較適合低頻阻抗元件的測(cè)量。其中直流電橋用于測(cè)量直流電阻，交流電橋用于測(cè)量電容、電感等參數(shù)。諧振法是根據(jù)LC 諧振回路諧振特性來(lái)確定被測(cè)量的大小。在高頻段，諧振法受雜散耦合等的影響較小，且比較符合電感、電容的實(shí)際工作情況，

42、因此，諧振法高頻段測(cè)量結(jié)果比較可靠，是測(cè)量高頻元件的常用方法。2.答：伏安法分為電流表內(nèi)接法和電流表外接法兩種方法。分別適合測(cè)量大電阻和小電阻。阻抗的數(shù)字化測(cè)量是利用正弦信號(hào)在被測(cè)阻抗兩端產(chǎn)生交流電壓，然后對(duì)電壓實(shí)部和虛部進(jìn)行分離，最后利用電壓的數(shù)字化測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗的測(cè)量。3.答：不平衡電橋是通過(guò)直接測(cè)量電橋非平衡狀態(tài)下流經(jīng)指示器的電流或兩端電壓大小來(lái)測(cè)量集中參數(shù)元件的，它的操作簡(jiǎn)便、測(cè)量時(shí)間短、易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量。不平衡電橋可以測(cè)量集中參數(shù)元件，其測(cè)量方法參見(jiàn)課本及有關(guān)書籍。4.答：答案參見(jiàn)課本及有關(guān)書籍。5.解：據(jù)題意知，電橋平衡條件為R1 ( Rs11)R2j Cs) (Rxj C x經(jīng)推導(dǎo)，得RxR1Rs10kR22k 10k2kCxR2Cs2k100pFR1500pF10kD=CR =RC =2× 1kHz × 2k500pF=0×.00628xx xs s;.6.解：據(jù)題意知，電橋平衡條件為R1R2 (Rx1j L x )1j CsRs經(jīng)推導(dǎo)