高頻實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

1、第一部分 高頻實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)1. 高頻電路實(shí)驗(yàn)與測(cè)量概述高頻電路是通信與信息工程主干課程中的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課?！案哳l”電路與“低頻”電路之間很難劃一個(gè)非常明確的界線。習(xí)慣上有兩種劃法：一種是以電路的工作頻率分，將音頻（20KHz）以下的電路劃為低頻電路，而將音頻以上的電路劃為高頻電路；另一種劃分方法是按器件的內(nèi)部電抗分量在電路中所產(chǎn)生的影響的大小來(lái)區(qū)分。當(dāng)器件內(nèi)部等效電抗對(duì)電路的工作特性不產(chǎn)生顯著影響時(shí)劃為低頻電路，否則劃為高頻電路。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中采用后者的劃分法。高頻是一個(gè)相對(duì)量，它介于低頻(20HZ300KHz)和超高頻(300MHz以上)之間，本實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容僅限于米波段以?xún)?nèi)，即工作頻率小于300M

2、HZ而高于300KHZ。眾所周知，在超高頻段，電路元件中分布參數(shù)的作用開(kāi)始突出起來(lái)，涉入微波頻段后分布參數(shù)成了主導(dǎo)因素，而我們所討論的高頻電路組成，基本上采用集中參數(shù)元件，也就是由晶體二極管和三極管或集成電路與集中參數(shù)的電阻R、電容C、電感L所組成。又因?yàn)楣ぷ黝l率較低頻頻率高，元件的分布參數(shù)不能不考慮，所以分析及測(cè)量均較低頻電路要復(fù)雜一些。但是正因?yàn)榕c低頻電路一樣，采用集中參數(shù)元件組成，所以分析測(cè)量的原理與低頻電路十分相似。就分析方法而言，都是基于正弦分析原理，即研究在正弦激勵(lì)源激勵(lì)下，電路的響應(yīng)情況；其實(shí)驗(yàn)與測(cè)量也是在正弦信號(hào)激勵(lì)下，測(cè)量電路的幅度，相位，及頻率變換的情況。所以，模擬電子技術(shù)

3、中所討論的方法及原則都適用于高頻電路。但因高頻頻率較高，波長(zhǎng)較短，所以也有它自身的特殊點(diǎn)，下面將分別介紹幾個(gè)方面，目的在于讓同學(xué)們更多地了解一些高頻條件下測(cè)量的知識(shí)，減小實(shí)驗(yàn)及測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，提高分析的準(zhǔn)確性。2. 使用高頻電子儀器的一般注意事項(xiàng)高頻電子儀器的類(lèi)型很多，各有其使用特點(diǎn)。但下面的注意事項(xiàng)是普遍適用的，掌握這些知識(shí)，有助于減少測(cè)量中的誤差，防止損壞儀器或被測(cè)電路。1）高頻電子儀器的結(jié)構(gòu)一般均較為復(fù)雜，精密度和靈敏度較高而且功能也較多，在使用前一定要了解儀器的性能和使用條件。在實(shí)驗(yàn)室，在可能的條件下可先閱讀有關(guān)儀器的技術(shù)說(shuō)明書(shū)或有關(guān)儀器使用方法的說(shuō)明資料。如在使用中發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象，應(yīng)

4、及時(shí)報(bào)告教師或?qū)嶒?yàn)室管理人員，并切斷電源。2）若需對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度定量分析時(shí)，應(yīng)了解所用儀器的精度及是否有周期檢定后的修正值如修正曲線、公式、數(shù)表等。若無(wú)周期性檢定，該儀器只能作低精度的粗略測(cè)量。3）在接通儀器電源前，應(yīng)先檢查儀器的量程、功能、頻段、衰減、增益、時(shí)基、極性等旋鈕及開(kāi)關(guān)，是否有松動(dòng)、滑位、錯(cuò)位等現(xiàn)象，并及時(shí)修復(fù)；對(duì)于儀器上各功能旋鈕及開(kāi)關(guān)的置位，應(yīng)根據(jù)被測(cè)電路的要求來(lái)決定；若對(duì)被測(cè)電路和要求不太清楚時(shí)，一般情況下應(yīng)將儀器的“增益”、“輸出”、“靈敏度”、“調(diào)制”等旋鈕置于最低位置，而將“衰減”、“量程”等旋鈕置于最高位，測(cè)量中逐步降低測(cè)量檔位；還要注意被測(cè)電路及是否有直流高壓

5、以及該直流高壓是否超出了儀器的耐壓能力，同時(shí)注意被測(cè)電路的直流成份是否會(huì)影響某些儀器的測(cè)量結(jié)果。因此，在選擇和使用儀器時(shí)要特別小心，必要時(shí)可在儀器的輸出或輸入端加接耐壓及容量適當(dāng)?shù)母糁瘪詈想娙萜鳌?）儀器接通電路前，應(yīng)仔細(xì)檢查被測(cè)電路的聯(lián)接線是否正確，有無(wú)接錯(cuò)或短路現(xiàn)象。特別是地線的聯(lián)接是否合理，這對(duì)高頻電路來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的。盡管接有地線，但接地點(diǎn)選擇不當(dāng)，走線不合理都會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的極大誤差。測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，要先接地線然后再接高電位端，而測(cè)量結(jié)束時(shí)，應(yīng)先去掉高電位端然后再去掉地線，否則會(huì)造成常見(jiàn)的“打表”現(xiàn)象，損壞儀器或降低儀器的精度。5）高頻電子儀器一般都必須經(jīng)過(guò)足夠的預(yù)熱時(shí)間，工作性能才能穩(wěn)

6、定。而儀器的技術(shù)指標(biāo)需要在足夠的預(yù)熱時(shí)間后才有保證，比如一般晶體管儀器就須515分鐘的預(yù)熱時(shí)間。高精度的儀器預(yù)熱時(shí)間要更長(zhǎng)些。通常，在實(shí)驗(yàn)前有1030分鐘的預(yù)熱，測(cè)量結(jié)果就能滿(mǎn)足精度的需要了。6）不少電子測(cè)量?jī)x器在使用前均需調(diào)零處理。調(diào)零分機(jī)械調(diào)零和電氣調(diào)零兩種。調(diào)零應(yīng)保證在無(wú)任何信號(hào)輸入時(shí)進(jìn)行(包括被測(cè)信號(hào)和外界干擾)。機(jī)械調(diào)零是指調(diào)整電表在開(kāi)機(jī)前的指示零點(diǎn)，而電氣調(diào)零是在開(kāi)機(jī)并充分預(yù)熱后進(jìn)行。應(yīng)特別指出的是某些測(cè)量?jī)x器有不同功能及量程，所以改換功能或量程后還需進(jìn)行調(diào)零。7）若開(kāi)機(jī)后發(fā)生保險(xiǎn)絲熔斷現(xiàn)象，首先應(yīng)檢查電源電壓和外部接線是否有誤，在排除故障后再換上相同容量的保險(xiǎn)絲重新通電。切忌隨意

7、加大保險(xiǎn)絲容量! 對(duì)于內(nèi)部裝有電風(fēng)扇作強(qiáng)制通風(fēng)冷卻的儀器，通電后應(yīng)注意電風(fēng)扇工作是否正常，否則會(huì)損壞儀器。8）有不少測(cè)量?jī)x器內(nèi)部都附有校準(zhǔn)裝置。利用內(nèi)設(shè)的校準(zhǔn)裝置可以消除儀器因元器件老化或參數(shù)變化等因素造成的系統(tǒng)誤差，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。通過(guò)自校也可判斷儀器各部分是否工作正常。所以，凡有自校功能的儀器在開(kāi)機(jī)充分預(yù)熱之后，都應(yīng)先進(jìn)行自校，再投入使用。9）有些高頻測(cè)量?jī)x器的附件如探頭等，上面標(biāo)有與主機(jī)序號(hào)相同的編號(hào)，這是為方便與主機(jī)配套使用而專(zhuān)門(mén)設(shè)置的，出廠時(shí)由廠家進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格配對(duì)調(diào)試。探頭上的編號(hào)必須與主機(jī)的相符，才能保證測(cè)量的精確度。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，在超高頻條件下此類(lèi)同型號(hào)的儀器之間的探頭一般是不能互

8、換或隨便拉用的。這也是高頻條件下電子器件自身的分布參數(shù)的分散性及其影響在工程應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)例?？偠灾ㄟ^(guò)高頻電路的實(shí)驗(yàn)，我們一定要初步建立起有關(guān)分布參數(shù)的重要概念，這在今后的工程實(shí)踐中是十分有用的。最后，從安全角度出發(fā)，作為種職業(yè)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意養(yǎng)成左單手操作的習(xí)慣。尤其接觸高壓電路時(shí)，更應(yīng)注意，最好事先選擇并接好參考點(diǎn)，然后用左單手去操作，避免通過(guò)人體形成回路而造成對(duì)人身的傷害。實(shí)驗(yàn)中若出現(xiàn)放電打火，元器件冒煙或電解電容器爆炸（電源接反后發(fā)生）或其它意外事故時(shí)，應(yīng)保持冷靜，馬上切斷電源，然后再作檢查和妥善處理。3. 實(shí)驗(yàn)裝置的組成欲進(jìn)行電路參數(shù)的測(cè)試，往往需要用多臺(tái)不同功能的測(cè)量?jī)x器及

9、輔助設(shè)備、附件等組成一套完整的測(cè)量裝置。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)究竟由哪些型號(hào)的儀器及設(shè)備來(lái)組成測(cè)量裝置，這要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的要求并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具體條件來(lái)決定。首先，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)考慮被測(cè)對(duì)象的工作頻率、電源供給要求、輸入激勵(lì)信號(hào)幅度以及測(cè)量精度要求等來(lái)擬定由哪些儀器組成實(shí)驗(yàn)裝置，即確定方案；其次要考慮為了保證儀器的正常工作和一定的精度，應(yīng)如何布置和聯(lián)接儀器設(shè)備。在現(xiàn)場(chǎng)布置和連線方面要注意：各儀器的布置應(yīng)保證讀取數(shù)據(jù)時(shí)視差小，眼睛不易疲勞，有利于觀測(cè)和減小讀測(cè)誤差；應(yīng)根據(jù)不同儀器面板上可調(diào)旋鈕的分布情況來(lái)安排布局位置，使操作順手，調(diào)節(jié)方便。儀器放置要注意安全穩(wěn)妥；注意不要造成短路；注意功率大，發(fā)熱多的儀器的散熱以

10、及對(duì)周?chē)鷥x器的影響；儀器與被測(cè)網(wǎng)絡(luò)之間，以及儀器與儀器之間的接線要盡可能短，避免信號(hào)輸入與輸出線靠近。以免引起信號(hào)的串?dāng)_或產(chǎn)生自激現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)裝置一般是為完成某種電子測(cè)量，而任何電子測(cè)量過(guò)程，都是將某種被測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列的變換、比較、調(diào)整及信息處理，最后得到與被測(cè)量有唯一確定關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。而為了得到這種“唯一確定關(guān)系”，除要求測(cè)量?jī)x器本身穩(wěn)定可靠外，還必須滿(mǎn)足兩個(gè)基本條件：一是測(cè)量結(jié)果僅僅反映被測(cè)量的大??；二是被測(cè)量不能經(jīng)過(guò)任何非正常的通道去影響測(cè)量結(jié)果。對(duì)于一般技術(shù)指標(biāo)合格并在規(guī)定條件下使用的測(cè)量?jī)x器，可以不考慮由儀器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲的影響。但對(duì)于來(lái)自設(shè)備及系統(tǒng)外部的無(wú)關(guān)信號(hào)干擾，卻不能不考

11、慮。通常干擾對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響表現(xiàn)為儀器讀數(shù)顯著偏大或偏小，讀數(shù)不穩(wěn)，隨機(jī)跳動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至使儀器不能正常工作以致?lián)p壞儀器。干擾的來(lái)源一般可以分為有源干擾及無(wú)源干擾兩大類(lèi)。有源干擾主要包括以下幾個(gè)方面： 1）電氣設(shè)備中電流的急劇變化及伴隨的電火花。比如：交流接觸器，電鉆、電焊機(jī)、電梯、繼電器以及汽車(chē)、摩托車(chē)、輪船等內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)。 2）高頻電氣設(shè)備的電磁輻射干擾。如：高頻感應(yīng)爐、高頻(微波)治療儀；短波無(wú)線電臺(tái)及電視臺(tái)等。 3）天電干擾。比如天體的劇烈變化、太陽(yáng)黑子的磁爆、天空的雷電等。 4）工頻干擾，是指由于50HZ交流電網(wǎng)強(qiáng)大的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的干擾。 5）氣體電離干擾。主要來(lái)源于各種離子器件(

12、如閘流管、充氣穩(wěn)壓管、氖管等)以及照明的日光燈、霓虹燈所產(chǎn)生的電離變化。無(wú)源干擾主要是指自然的大氣電離程度的有規(guī)律變化及無(wú)規(guī)律隨機(jī)起伏。干擾對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置影響的途徑可分為寄生耦合及電磁輻射兩大類(lèi)。屬于寄生耦合的途徑有如下幾種：l 公共阻抗耦合地電阻及電源內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)裝置要求各儀器與實(shí)驗(yàn)底板間有公共參考點(diǎn)接地點(diǎn)。由于接地點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)或接地點(diǎn)虛焊、氧化而形成一定的公共阻抗。如圖 1所示。Rg為接地電阻，其值取決于地線的電阻率，地線聯(lián)接方式及工作頻率等。當(dāng) Rg阻值不可忽略時(shí)，一方面前級(jí)耦合至后級(jí)的信號(hào)要減少，另一方面由于外電磁干擾比如強(qiáng)大的50HZ工頻干擾將在 Rg上產(chǎn)生一個(gè)明顯的干擾電動(dòng)勢(shì)，造成測(cè)量結(jié)果的

13、誤差。當(dāng)幾個(gè)電路單元或?qū)嶒?yàn)底板共用一組直流電源時(shí)，如果電源內(nèi)阻不夠低，就會(huì)通過(guò)該內(nèi)阻形成耦合如圖2所示，Rg的存在可能造成實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的自激振蕩或者信號(hào)串?dāng)_等。圖1 由接地電阻形成的耦合 圖2 由電源內(nèi)阻形成的耦合圖3 分布電容的影響表1 幾種典型分布電容的數(shù)值類(lèi)別容量編織隔離的直徑0.9mm的雙絞導(dǎo)線6.56PF/100mm高頻隔離的直徑0.6mm的雙絞導(dǎo)線8.2PF/100mm兩根直徑1mm，相距2mm的平行導(dǎo)線2.0PF/100mm兩根直徑1mm，相距10mm的平行導(dǎo)線0.9PF/100mm平行于機(jī)殼的直徑0.5mm導(dǎo)線與機(jī)殼間相距1mm2.7PF/100mm平行于機(jī)殼的直徑0.5mm導(dǎo)

14、線與機(jī)殼間相距10mm1.4PF/100mm1、2W碳質(zhì)電阻的端到端1.5PF20W變壓器初、次級(jí)間0.0011F20W電烙鐵芯與外殼40PF人站在絕緣體上對(duì)大地700PFl 分布電容耦合在實(shí)驗(yàn)裝置中，儀器、實(shí)驗(yàn)底板、元器件、接線、大地、人體之間都存在著極為復(fù)雜的分布電容。尤其是工作在高頻段，這些分布電容的影響便不能忽略。它往往形成有害的第三回路。嚴(yán)重時(shí)，將影響系統(tǒng)的正常工作，造成測(cè)量結(jié)果的極大誤差。常見(jiàn)的分布電容的影響，如圖3所示。圖3(a)所示為分布電容的影響，被觀測(cè)到的波形產(chǎn)生了失真；圖3(b)為人體靠近電路時(shí)分布電容的影響與遠(yuǎn)離時(shí)分布電容的影響，造成振蕩頻率的漂移；圖3(c)中的多級(jí)放

15、大級(jí)由于級(jí)間分布電容的影響，容易造成放大器的自激。為了便于估計(jì)分布電容的影響程度，由表1給出幾種典型的分布電容的實(shí)測(cè)數(shù)值。l 分布電感耦合一根導(dǎo)線，在低頻時(shí)可視為一根理想的導(dǎo)體，但當(dāng)工作頻率提高時(shí)，其分布電感的影響便不能忽略，圖 4是一根接線在高頻工作時(shí)因分布電感及分布電容不可忽略時(shí)的實(shí)際等效電路示意圖。圖中 Ux代表被測(cè)電壓，為輸入電壓表的電壓。此兩值的差異取決于分布參數(shù)的大小及工作頻率的高低。分析可知，因?yàn)檫@些因素而造成的測(cè)量誤差量為。其中，f為工作頻率，f 0為分布電感及電容所形成的固有頻率。由式可知，工作頻率愈高，其誤差愈大；分布參數(shù)愈小，f 0愈高。誤差愈小。表2給出了幾種導(dǎo)線的分布

16、電感、及在100MHz時(shí)的感抗，以及導(dǎo)線本身的電阻等值。圖4 分布電感及電容的影響表2 幾種導(dǎo)線的電阻、電感和感抗導(dǎo)線直徑（mm）50mm100mm200mm100mm導(dǎo)線電阻（）電感（H）感抗（）電感（H）感抗（）電感（H）感抗（）0.10.07440.15940.332070.220.50.05310.12750.261630.891.00.04250.10630.231440.232.00.035220.08500.201260.56對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置中的電感線圈、各類(lèi)變壓器、扼流圈，應(yīng)特別注意阻止通過(guò)互感及電磁耦合形成非正常的信號(hào)傳輸通道。電磁輻射耦合是當(dāng)實(shí)驗(yàn)裝置的工作頻率較高時(shí)，如大于幾百

17、千赫以上，此時(shí)信號(hào)傳輸線、控制線、輸入輸出線等，均會(huì)呈現(xiàn)出一定的天線效應(yīng)，這種天線效應(yīng)具有（發(fā)射和接收的）互易性。也就是說(shuō)，通過(guò)這些導(dǎo)線不僅會(huì)將測(cè)試信號(hào)輻射至空中，構(gòu)成一定強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，形成一條非正常的信號(hào)傳輸通道，而且這些導(dǎo)線還會(huì)感應(yīng)到其它非正常通道輻射出來(lái)的電磁波信號(hào)以及各種干抗信號(hào)，從而造成測(cè)量誤差。由上述討論可知：要完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，不僅要會(huì)正確選用儀器設(shè)備，而且要正確地聯(lián)接和布置，避免干擾對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的影響，如何才能減少干擾的影響呢?下面我們分別討論。4. 實(shí)驗(yàn)裝置的接地與屏蔽一般電子技術(shù)中的地或地線、地電位等，有兩種含義。第一種含義是指真正的大地，而且常常局限于所在實(shí)驗(yàn)室附近的大地。

18、對(duì)于交流供電電網(wǎng)的地線，通常是指三相電力變壓器的中線(又稱(chēng)零線)。它是在發(fā)電廠接大地。第二種含義是指電子測(cè)量?jī)x器、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)底板等的公共聯(lián)接點(diǎn)。它通常是與機(jī)殼直接聯(lián)在一起或通過(guò)一個(gè)大電容(有時(shí)還并聯(lián)一個(gè)大電阻)與機(jī)完相聯(lián)。所以，至少在交流意義而言，可以把一個(gè)測(cè)量裝置中的公共聯(lián)接點(diǎn)，即電路中的地線與儀器設(shè)備的機(jī)殼看作等效的。接地的問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)工作中要引起我們足夠的重視。一般說(shuō)來(lái)，由于儀器或設(shè)備的機(jī)殼面積較大，特別是因?yàn)榻^大多數(shù)電子測(cè)量?jī)x器都要使用電源變壓器，因此，機(jī)殼與大地之間有一個(gè)較大的分布電容。接地，包括為保證實(shí)驗(yàn)工作者人身安全的安全接地和為保證測(cè)量?jī)x器正常工作的技術(shù)接地。圖5 利用三孔插座

19、和插頭進(jìn)行安全接地所謂安全接地，是指人體接觸到實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器或設(shè)備的外殼時(shí)，不會(huì)因儀器設(shè)備的漏電造成觸電，以防止傷害操作人員的安全而設(shè)置的接地。我們知道絕大多數(shù)測(cè)量?jī)x器都采用220V單相交流電網(wǎng)供電。供電線路中，有一根中線已在發(fā)電廠用良導(dǎo)體接大地；另一根是相線(又稱(chēng)火線)。電網(wǎng)電壓一般是加到電源變壓器初級(jí)。變壓器的鐵芯以及初級(jí)次級(jí)之間的屏蔽層均直接與機(jī)殼即電路的公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)相聯(lián)接。變壓器次級(jí)繞組的一端或中心抽頭也與此點(diǎn)相聯(lián)。于是在變壓器的初、次級(jí)與機(jī)殼，機(jī)殼與大地間都存在有分布電容。同時(shí)還存在有阻值很大(10M數(shù)量級(jí))的絕緣電阻(或稱(chēng)漏電阻)。在正常情況下無(wú)論單相插頭以什么方向插入電源插座中，

20、人體接觸儀器的外殼都不會(huì)觸電。但如果儀器設(shè)備經(jīng)常處于濕度較高的環(huán)境中使用或長(zhǎng)期受潮，變壓器質(zhì)量低劣等，或者實(shí)驗(yàn)室未設(shè)置地線而多臺(tái)儀器同時(shí)使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)機(jī)殼帶電的現(xiàn)象。人體接觸時(shí)會(huì)有觸電感覺(jué)。一般可把單相電源插頭換個(gè)方向插入電源插座中，即可削弱甚至消除漏電現(xiàn)象。有條件的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)在地面上鋪設(shè)絕緣材料的板料。另一個(gè)比較安全的辦法是采用國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的三孔插頭座。如圖 5所示。三孔插座中間插孔應(yīng)與本實(shí)驗(yàn)室的地線相接。左邊插孔接220V相線(火線)、右邊一個(gè)接電網(wǎng)的中線(零線)。插頭的接線與插座相反，是左“中線”右“相線”。由于實(shí)驗(yàn)室地線與電網(wǎng)中線實(shí)際接地點(diǎn)不同，因此在此兩點(diǎn)間存在著一定的大地電阻 Rg

21、，為此，不允許把中線與實(shí)驗(yàn)室地線相聯(lián)。否則，中線電流就會(huì)在地電阻Rg上形成一個(gè)電位差。同樣道理，也不能用中線代替實(shí)驗(yàn)室地線。采用三孔電源插座和插頭可保證機(jī)殼與大地始終相聯(lián)，而且相線與中線不會(huì)接錯(cuò)，從而遂免了觸電事故。所謂技術(shù)接地，是指保證電子測(cè)量?jī)x器設(shè)備能正常工作所采取的一種必要措施。接地是否正確，是以對(duì)外界干擾信號(hào)的抑制能力為衡量標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)接地點(diǎn)的正確選擇與接地是否良好，直接影響著測(cè)試精度。比如欲測(cè)回路的諧振電壓，接地點(diǎn)應(yīng)選擇在高頻地電位點(diǎn)而不能直接并接在回路兩端，否則測(cè)試儀器的輸入電容和接線分布電容將使回路失諧或被它短路。在設(shè)計(jì)高頻實(shí)驗(yàn)電路板時(shí)，要求各電路單元以及單元中的各級(jí)電路都要就近集

22、中一點(diǎn)接地。然后按信號(hào)傳輸方向總的接地；接地線要短、粗或大面積，還要將不同頻率、不同電平的接地線分開(kāi)。有些工作頻率很高的電子測(cè)量?jī)x器。為了減小高頻電纜接地電阻，配有接地專(zhuān)用的花瓣套筒，如圖6所示，測(cè)量時(shí)應(yīng)插牢。當(dāng)用多臺(tái)儀器組成測(cè)量系統(tǒng)，尤其對(duì)高頻弱信號(hào)進(jìn)行精密測(cè)量時(shí)，為避免因多點(diǎn)接地構(gòu)成幾個(gè)干擾回路的影響，可以將每臺(tái)儀器的接地點(diǎn)分別田一條粗而盡可能短的地線聯(lián)至同一點(diǎn)并與大地相接。圖6 高頻接地用的花瓣套筒對(duì)于高靈敏度、高輸入阻抗的電子測(cè)量?jī)x器，必須養(yǎng)成先接好地線再進(jìn)行測(cè)量的習(xí)慣。若接地不良，將感應(yīng)大的干擾，造成儀器過(guò)荷，甚至損壞電表及器件的惡性事件。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果測(cè)量方法正確，被測(cè)電路及測(cè)

23、量?jī)x器工作狀態(tài)正常，但儀器的讀數(shù)卻大大超過(guò)預(yù)計(jì)值時(shí)，這很可能就是地線接觸不良造成的。有時(shí)，如懷疑儀器讀數(shù)不正常，可試用手去摸一下它的外殼，若發(fā)現(xiàn)儀器讀數(shù)隨之變化，這可能也是因接地不良所致。此外應(yīng)區(qū)別某些高頻測(cè)量裝置，即使接地良好但屏蔽較差，人體觸模外殼時(shí)，讀數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，但此時(shí)變化范圍較小。有時(shí)還會(huì)碰到被測(cè)信號(hào)兩端都不允許接地的情況，這往往是一種典型的平衡電路結(jié)構(gòu)。如圖7(a)和(b)所示。圖(a)，被測(cè)信號(hào)是 A、B兩端的電壓。如果直接測(cè)量，無(wú)論地線怎樣聯(lián)接都會(huì)造成被測(cè)電路被C1、C2分布電容串聯(lián)后旁路。正確的辦法是先分別測(cè)出 A、B對(duì)地(C點(diǎn))的電壓 Uac及 Ubc，然后求得Uab U

24、acUbc。圖7 被測(cè)信號(hào)兩端都不接地時(shí)的測(cè)量方法圖 7(b)中的待測(cè)信號(hào)是電橋的輸出電壓 UCD。顯然，無(wú)論電壓表怎樣聯(lián)接，電橋的一個(gè)臂都會(huì)被分布電容所旁路。在這個(gè)例子中，也不能采用分別測(cè)量 C、D電位然后求其差值的辦法。因?yàn)樵趦纱螠y(cè)量中，電壓表的輸人阻抗將分別對(duì)電橋的不同臂產(chǎn)生影響。一種可行的測(cè)量方案如(c)圖所示，它是經(jīng)過(guò)輸出隔離變壓器再接到電壓表進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)，被測(cè)電路與儀器的地線對(duì)電橋的工作狀態(tài)不再產(chǎn)生影響。為減小測(cè)量的誤差與接地同樣重要的是要注意屏蔽。屏蔽有電場(chǎng)屏蔽與磁場(chǎng)屏蔽兩類(lèi)，屏蔽的目的：一方面是避免被測(cè)電路本身產(chǎn)生的電磁場(chǎng)輻射，干擾其它電路工作；另一個(gè)方面是為避免其它信號(hào)源產(chǎn)

25、生的電磁場(chǎng)，干擾被測(cè)電路的工作。電路的屏蔽要有效，其中行政權(quán)的一點(diǎn)仍然是需要良好接地，否則不但屏蔽效果差，反會(huì)引起電路參數(shù)變化，造成測(cè)量誤差。對(duì)于微弱信號(hào)下的高精度測(cè)量和調(diào)試必要時(shí)應(yīng)在專(zhuān)門(mén)的電磁屏蔽室內(nèi)完成。這種屏蔽室是用全金屬板密閉結(jié)構(gòu)或多層良導(dǎo)體金屬絲網(wǎng)包裹的木框板塊為構(gòu)造單元，通過(guò)螺絲拼合而成的全封閉型工作間，其內(nèi)部鋪有絕緣地板，采用無(wú)干擾照明裝置，并設(shè)有特殊的防止電磁波泄漏的通風(fēng)波道窗、防護(hù)門(mén)裝置。整個(gè)屏蔽室的金屬外殼嚴(yán)格接地，引入屏蔽室內(nèi)的電源及進(jìn)線也采取了嚴(yán)格的專(zhuān)業(yè)級(jí)濾波措施。5. 輸入阻抗對(duì)測(cè)量精度的影響電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，儀器輸入阻抗值的大小、對(duì)測(cè)量精度及被測(cè)電路的工作狀態(tài)有明顯的

26、影響。一般說(shuō)來(lái)，我們總可以把電子測(cè)量?jī)x器的影響用一個(gè)等效的輸入阻抗來(lái)進(jìn)行分析。由于除電流表以外，絕大多數(shù)儀器都是以并聯(lián)的形式跨接在被測(cè)電路的兩端，所以，可用輸入電阻Ri與輸入電容 Ci的并聯(lián)電路作為儀器輸入阻抗的通用形式。 1）輸入電阻 Ri的影響。圖8所示為用電壓表測(cè)量電阻 R兩端電壓的示意圖。Us信號(hào)源，Rs為信號(hào)源內(nèi)阻，當(dāng)信號(hào)頻率不太高時(shí)，Ci影響可忽略不計(jì)。由圖可見(jiàn)當(dāng)電壓表接人前，R上的電壓為：電壓表接入后，R上的電壓變?yōu)椋?，式中由此可求?Ri引入測(cè)量的理論誤差為：由上式可見(jiàn)，電壓表輸入電阻Ri越大，或者被測(cè)電路的內(nèi)阻Rs及負(fù)載電阻R越小，理論誤差就越小，反之誤差就越大。如果要將上述

27、測(cè)量誤差控制在1左右，Ri至少要比被測(cè)電路的電阻R大1050倍以上。圖8 電壓表輸入阻抗的影響 圖9 電流表內(nèi)阻的影響圖 9是測(cè)量直流電流的最簡(jiǎn)單的例子。設(shè)測(cè)量前被測(cè)電流為 I，則后，被測(cè)電流變?yōu)?，此時(shí)的理論誤差為：由上式可知，為使理論誤差不超過(guò) l，電流表的電阻應(yīng)比被測(cè)回路的電阻小100倍。從上述兩個(gè)最簡(jiǎn)單測(cè)量的例子可知，若測(cè)量?jī)x器欲與被測(cè)電路并聯(lián)連接時(shí)，為減小Ri的影響，要求測(cè)量?jī)x器輸入電阻要大；同理，若測(cè)量?jī)x器串接于電路中時(shí)，則要求儀器的輸入電阻要小。須要注意，若被測(cè)電路需輸入激勵(lì)信號(hào)時(shí)，則要用信號(hào)源一類(lèi)的儀器，此時(shí)信號(hào)源雖然也與被測(cè)電路并接，但被測(cè)電路的輸入阻抗對(duì)被測(cè)電路的影響，由上

28、面推導(dǎo)中已知，信號(hào)源內(nèi)阻要越小越好。但是，在高頻電路實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該注意，因?yàn)樾旁摧敵鲭娮栊《粶y(cè)電路輸入阻抗都不是與信源阻抗相等，而造成信號(hào)的反射從而造成波形的失真。這不僅會(huì)導(dǎo)致被測(cè)電路工作失常，而且因不匹配造成激勵(lì)功率減小。所以，一般在高頻電路實(shí)驗(yàn)中，在信源輸出端與被測(cè)電路輸入端都要加上一個(gè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，以使激勵(lì)信號(hào)穩(wěn)定。被測(cè)網(wǎng)絡(luò)正常工作，這是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。在高頻電路中，廣泛采用了LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載。在這種情況下，測(cè)試儀器輸入電阻對(duì)回路的影響，主要表現(xiàn)在引起回路Q(chēng)值的下降，使高頻電壓降低。 2）輸入電容Ci的影響在電路工作頻率提高，或者測(cè)試儀器輸入電容Ci值較大時(shí)，也會(huì)對(duì)被測(cè)電路產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)測(cè)試儀器Ci較大時(shí)，其容抗較小，這將旁路被測(cè)電路，使電壓降低，嚴(yán)重時(shí)被測(cè)電路還會(huì)被其短路。若Ci較小而工作頻率較高時(shí)，旁路作用仍存在，致使被測(cè)電路輸出電壓下降。輸入電容Ci對(duì)LC諧振回路的影響，不僅