自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品檢測(cè)與分析-5(2-3)

112014-15（1）付麗華信息與控制學(xué)院自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品測(cè)試與分析122上節(jié)回顧第2章常用電子測(cè)量?jī)x器儀表2.3電子示波器2.4電子計(jì)數(shù)器2.5電子電壓表23（1）檢查電源：（2）儀器校準(zhǔn)（3）信號(hào)連接（4）參數(shù)測(cè)量幅度的測(cè)量周期和頻率的測(cè)量上升時(shí)間和下降時(shí)間的測(cè)量調(diào)幅系數(shù)的測(cè)量【使用步驟】上節(jié)回顧--電子示波器的使用方法4電子計(jì)數(shù)器是一種最常見、最基本的數(shù)字化儀器，它利用數(shù)字電子技術(shù)對(duì)在給定時(shí)間內(nèi)通過的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示其計(jì)數(shù)結(jié)果。按其測(cè)量功能分類：（1）通用計(jì)數(shù)器（2）頻率計(jì)數(shù)器（3）計(jì)算計(jì)數(shù)器上節(jié)回顧--電子計(jì)數(shù)器帶有微處理器、具有計(jì)算功能的計(jì)數(shù)器。它除具有計(jì)數(shù)器功能外，還能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、求解比較復(fù)雜的方程，能依靠程控進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和顯示等全部工作。5【測(cè)量參數(shù)】

1、峰值2、平均值3、有效值4、波形因數(shù)5、波峰因數(shù)上節(jié)回顧--電子電壓表6二、模擬式電子電壓表的主要類型1、均值電壓表2、峰值電壓表3、有效值電壓表【模擬交流電壓表】上節(jié)回顧--電子電壓表77第2章常用電子測(cè)量?jī)x器儀表

2.5電子電壓表2.6掃頻儀2.7晶體管特性圖示儀7本節(jié)內(nèi)容8【數(shù)字電壓表】一、數(shù)字電壓表(DVM)組成

數(shù)字式電壓表首先對(duì)被測(cè)模擬電壓進(jìn)行處理、量化，再由數(shù)字邏輯電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后以數(shù)碼形式顯示測(cè)量結(jié)果。2.5電子電壓表9直流數(shù)字電壓表主要根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理不同，可分為以下幾種類型。比較型數(shù)字電壓表測(cè)量精確度高、速度快，但抗干擾能力差。積分型數(shù)字電壓表抗干擾能力強(qiáng)，成本低，但轉(zhuǎn)換速度慢。復(fù)合型A/D轉(zhuǎn)換器將比較型和積分型結(jié)合，取其各自優(yōu)點(diǎn)，兼顧精確度、速度、抗干擾能力，從而適用于高精度測(cè)量。

A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心?！緮?shù)字電壓表】一、數(shù)字電壓表(DVM)組成

2.5電子電壓表10二、數(shù)字電壓表的主要技術(shù)指標(biāo)1、測(cè)量范圍（1）量程（2）顯示位數(shù)完整顯示位：顯示位數(shù)是指數(shù)字電壓表能夠完整顯示０～９這十個(gè)數(shù)碼的位數(shù)非完整顯示位（最高位）：只能顯示0～5的顯示位稱為只能顯示0和1兩個(gè)數(shù)碼的顯示位稱為顯示位。顯示位。【數(shù)字電壓表】2.5電子電壓表表示電壓表所能測(cè)量的最小電壓到最大電壓范圍。其中不經(jīng)衰減器和輸入放大器的量程稱為基本量程，它是測(cè)量誤差最小的量程。11（３）超量程能力超量程能力是數(shù)字電壓表的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它是指數(shù)字電壓表能測(cè)量的最大電壓超過其量程值的能力。一臺(tái)數(shù)字電壓表有無超量程能力，決定于它的量程分擋情況和能夠顯示的最大數(shù)字情況。超量程能力公式：使用具有超量程能力的電壓表，在有些情況下可以提高測(cè)量精度。

二、數(shù)字電壓表的主要技術(shù)指標(biāo)【數(shù)字電壓表】2.5電子電壓表122、分辯力3、測(cè)量誤差

二、數(shù)字電壓表的主要技術(shù)指標(biāo)【數(shù)字電壓表】2.5電子電壓表分辯力是指數(shù)字電壓表能夠顯示被測(cè)電壓的最小變化值的能力，即顯示器末位跳變一個(gè)字所需的最小電壓變化值。在不同量程上,數(shù)字電壓表的分辯力是不同的。在最小量程上數(shù)字電壓表具有最高的分辯力。

數(shù)字電壓表的測(cè)量誤差包括固有誤差和工作誤差，這里只討論固有誤差。固有誤差是指在基準(zhǔn)條件下的誤差。讀數(shù)誤差,與當(dāng)前讀數(shù)有關(guān)。主要包括DVM的刻度系數(shù)誤差和非線性誤差。滿度誤差,與當(dāng)前讀數(shù)無關(guān)，只與選用的量程有關(guān)。滿度誤差有時(shí)也用與之相當(dāng)?shù)哪┪粩?shù)字的跳變個(gè)數(shù)來表示，記為±n個(gè)字。13【A/D轉(zhuǎn)換器原理】

1、逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器【數(shù)字電壓表】2.5電子電壓表工作原理類似于天平：在轉(zhuǎn)換過程中，用被測(cè)電壓與一已知的標(biāo)準(zhǔn)電壓（D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓）進(jìn)行比較，并用比較結(jié)果控制D/A轉(zhuǎn)換器的輸入，使其輸出電壓大小向被測(cè)電壓靠近，直到兩者趨于相等為止。此時(shí)D/A轉(zhuǎn)換器的輸入量（也就是比較寄存器的輸出量）即為A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量。142、雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器【數(shù)字電壓表】2.5電子電壓表是一種間接式A/D轉(zhuǎn)換器。其轉(zhuǎn)換原理是通過兩次積分，將被測(cè)電壓變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，然后在該時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。15（1）準(zhǔn)備階段(t0～t１)：計(jì)數(shù)器復(fù)零，電路處于休止?fàn)顟B(tài)。輸入=輸出=0(2)采樣階段(t1～t2)：該階段A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)被測(cè)電壓Ux定時(shí)積分。輸出線性上升計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù),從N1到0停止(計(jì)時(shí))

(3)比較階段(t2

～t3)：本階段對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行定值反向積分。輸出線性下降計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)，從0到N216【數(shù)字多用表的特點(diǎn)】1、特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高、數(shù)字顯示、讀數(shù)迅速準(zhǔn)確、分辨力高、輸入阻抗高、能自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程、自動(dòng)轉(zhuǎn)換及顯示極性。用大規(guī)模集成電路，體積小，可靠性好，測(cè)量功能齊全，操作簡(jiǎn)便。內(nèi)部有較完善的保護(hù)電路，過載能力強(qiáng)。2、不足之處：不能反映被測(cè)量的連續(xù)變化過程以及變化的趨勢(shì)。不適于作電橋調(diào)平衡用的零位指示器。價(jià)格偏高。【數(shù)字電壓表】--數(shù)字多用表2.5電子電壓表17VC890C型數(shù)字萬用表

18根據(jù)被測(cè)電壓的種類選擇電壓表的類型。根據(jù)被測(cè)電壓的大小選擇量程適宜的電壓表。保證被測(cè)量電壓的頻率不超出電壓表的頻率范圍。其他條件相同的情況下，應(yīng)盡量選擇輸入阻抗大的電壓表。在測(cè)量高頻電壓時(shí)，應(yīng)盡量選擇輸入電容小的電壓表。測(cè)量非正弦波電壓，應(yīng)根據(jù)被測(cè)電壓波形的特征，適當(dāng)選擇電壓表的類型，以便正確理解讀數(shù)的含義并對(duì)其進(jìn)行修正。注意電壓表的誤差范圍【電壓表的選擇】【數(shù)字電壓表】--選擇和使用2.5電子電壓表19【使用注意事項(xiàng)】正確放置電表。測(cè)量前，要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零和電氣調(diào)零。注意被測(cè)電壓與電壓表之間的連接。正確選擇量程。注意輸入阻抗的影響。測(cè)量電阻時(shí)，數(shù)字多用表的內(nèi)部電壓極性是紅筆為“＋”，黑筆為“－”，而模擬多用表卻恰好相反，用它來判斷有關(guān)電路時(shí)應(yīng)注意?！緮?shù)字電壓表】--選擇和使用2.5電子電壓表【概念辨析】【時(shí)域測(cè)量】

【頻域測(cè)量】主要討論線性系統(tǒng)頻率特性的測(cè)量和信號(hào)的頻譜分析?！绢l域測(cè)量主要儀器】頻率特性測(cè)試儀（掃頻儀）；外差式頻譜分析儀；失真度測(cè)試儀；諧波失真度。2.6掃頻儀把信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行分析把信號(hào)作為頻率的函數(shù)進(jìn)行分析20【線性系統(tǒng)頻率特性的測(cè)量】一、測(cè)量方法

1、點(diǎn)頻測(cè)量法是一種靜態(tài)測(cè)量方法，比較繁瑣。例：2、掃頻測(cè)量法是一種動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，較好。

輸入信號(hào)（f1、2、3…x）輸出信號(hào)（uo）fxuof1f2f3f4低通濾波器2.6掃頻儀21【頻率特性測(cè)試儀的工作原理】根據(jù)掃頻測(cè)量法的原理設(shè)計(jì)、制造而成的。它是將掃頻信號(hào)源及示波器的X—Y顯示功能結(jié)合為一體，用于測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性。2.6掃頻儀掃頻信號(hào)通過被測(cè)電路時(shí)，信號(hào)的幅度將按被測(cè)電路的幅度頻率特性而改變，到檢波器輸入端的信號(hào)不再是等幅波，經(jīng)過檢波后的信號(hào)，再經(jīng)垂直放大器加于示波管上，顯示出被測(cè)電路的頻率特性曲線。221、掃描電壓發(fā)生器

2、掃頻信號(hào)發(fā)生器

3、被測(cè)電路4、檢波探頭

2.6掃頻儀【頻率特性測(cè)試儀的工作原理】輸出u1和u2兩個(gè)信號(hào)。u1：掃描電壓信號(hào)；一方面給掃頻信號(hào)發(fā)生器提供調(diào)制信號(hào)，另一方面給示波器x軸偏轉(zhuǎn)板提供掃描電壓。u2：掃頻停振信號(hào)；為消除掃描逆程期間，回掃軌跡對(duì)正程軌跡的干擾，在掃描電壓逆程期間，使掃頻振蕩器停止產(chǎn)生掃頻信號(hào)，從而回掃時(shí)呈現(xiàn)水平線光跡。在掃描信號(hào)控制下，輸出頻率隨掃描電壓幅度大小變化的掃頻信號(hào)；同時(shí)也接受掃描停振信號(hào)的控制，在掃描電壓逆程期間停振；即為u3。由于輸入信號(hào)的頻率變化，按照電路自身的特性輸出信號(hào)的幅度不同；即為u4。將被測(cè)電路的輸出信號(hào)u4包絡(luò)波形檢出，形成u5信號(hào)。235、混頻器產(chǎn)生掃頻信號(hào)與晶振信號(hào)的差頻，送入頻標(biāo)形成電路頻標(biāo)掃頻信號(hào)4.98MHz5MHz5.02MHz

晶振信號(hào)（含多次諧波）5MHz5MHz5MHz混頻輸出20KHz20KHz02.6掃頻儀【頻率特性測(cè)試儀的工作原理】24【主要技術(shù)指標(biāo)】1、有效頻率寬度△

f在掃頻線性和振幅平穩(wěn)性符合要求的前提下，一次掃頻能達(dá)到的最大頻率覆蓋范圍。即：

△

f=fmax–fmin2、中心頻率f0

中心頻率范圍指f0的變化范圍，也就是掃頻儀的工作頻率。2.6掃頻儀有效掃頻寬度一次掃頻時(shí)能獲得的最高瞬時(shí)頻率一次掃頻時(shí)能獲得的最低瞬時(shí)頻率253、相對(duì)掃頻寬度有效掃頻寬度與中心頻率之比，即：“窄帶掃頻（窄掃）”：△f

遠(yuǎn)小于信號(hào)瞬時(shí)頻率的掃頻信號(hào)；“寬帶掃頻”：△f

和瞬時(shí)頻率可以相比擬的掃頻信號(hào)。4、掃頻線性掃頻信號(hào)瞬時(shí)頻率變化和調(diào)制電壓瞬時(shí)值變化之間的吻合程度。吻合程度越高，掃頻線性越好。5、振幅平穩(wěn)性在幅頻特性測(cè)試中，必須保證掃頻信號(hào)的幅度恒定不變。掃頻信號(hào)的振幅平穩(wěn)性通常用它的寄生調(diào)幅來表示，寄生調(diào)幅越小，表示振幅平穩(wěn)性越高。2.6掃頻儀【主要技術(shù)指標(biāo)】26【頻率特性測(cè)試儀典型產(chǎn)品】1、BT3C-A型頻率特性測(cè)試儀

BT3C-A型頻率特性測(cè)試儀是利用示波管直接顯示被測(cè)設(shè)備的幅頻特性曲線的儀器?！緝?yōu)點(diǎn)】由于采用晶體管及集成電路，因而功耗低，體積小，重量輕，輸出電壓高，寄生調(diào)幅小，掃頻非線性系數(shù)小，衰減器精確度高，頻譜純度好，顯示靈敏度高。【特點(diǎn)】掃頻寬度和中心頻率均可在1～300MHz內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)?？捎脕頊y(cè)定無線電設(shè)備的頻率特性。2.6掃頻儀27中心頻率：1MHz～300MHz連續(xù)調(diào)節(jié)；掃頻頻偏：分全掃和窄掃，全掃掃頻范圍為1MHz～300MHz，窄掃掃頻范圍為以中心頻率為中心，頻率偏移為±0.5MHz～±15MHz；掃頻非線性系數(shù)：掃頻頻偏在±15MHz范圍內(nèi)不大于10%；掃頻輸出電壓：≥500mV(75Ω)；掃頻信號(hào)輸出阻抗：75Ω；掃頻輸出寄生調(diào)幅：不大于7%；輸出衰減：10dB×7，1dB×10步進(jìn)；頻標(biāo)：1MHz、10MHz（復(fù)合）,50MHz及外接；Y軸輸入衰減：分1、10、100三擋；Y軸輸入靈敏度：不低于2.5mVP-P/cm。2、BT3C-A型主要技術(shù)性能2.6掃頻儀283、BT3C-A型掃頻儀的應(yīng)用—注意事項(xiàng)

儀器在測(cè)量之前應(yīng)進(jìn)行電氣性能的檢查。掃頻輸出電纜和檢波輸入電纜在接入被測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，地線應(yīng)盡量短，以免產(chǎn)生誤差。對(duì)于輸出端帶有檢波電路的待測(cè)網(wǎng)絡(luò)，與Y軸輸入端相連接的電纜線不應(yīng)帶有檢波探頭；當(dāng)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)輸出端帶有直流電位時(shí)，Y軸輸入應(yīng)選用AC耦合方式；當(dāng)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)輸入端帶有直流電位時(shí)，應(yīng)在掃頻輸出電纜上串接容量較小的隔直電容。2.6掃頻儀293、BT3C-A型掃頻儀的應(yīng)用—注意事項(xiàng)掃頻儀工作在高頻狀態(tài)時(shí)，應(yīng)注意掃頻信號(hào)輸出和被測(cè)網(wǎng)絡(luò)（或設(shè)備）之間的阻抗匹配。如被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗不是75Ω，為了減小測(cè)試誤差，應(yīng)在儀器的掃頻輸出與被測(cè)網(wǎng)絡(luò)輸入端之間加入一個(gè)阻抗匹配器。此外，連接線的公共接地點(diǎn)要牢靠。觀察鑒頻輸出的S曲線時(shí)，要注意“+”、“—”極性轉(zhuǎn)換被測(cè)件要注意屏蔽，否則由于受分布參數(shù)及輸出與輸入之間反饋等影響，會(huì)引起測(cè)量誤差。當(dāng)需要特殊頻率的頻標(biāo)時(shí)，可將頻標(biāo)選擇開關(guān)置于“外接”，在外接輸入插座上加入所需的信號(hào)電壓(≥50mV)。2.6掃頻儀30將面板上的掃頻方式選擇置于“點(diǎn)頻”位置，此時(shí)掃頻儀可作為一般信號(hào)發(fā)生器使用。零頻的確定。將頻標(biāo)選擇開關(guān)置于“1MHz，10MHz”（這里以BT3C-A型掃頻儀為例），頻標(biāo)增益旋鈕置于合適位置，調(diào)節(jié)中心頻率旋鈕，使中心頻率在起始附近變化。此時(shí)，在眾多的頻標(biāo)中可看到一個(gè)特殊的標(biāo)記，即菱形的上頂部凹陷；如果將頻標(biāo)選擇開關(guān)置于“外接”位，其它頻標(biāo)消失，而此特殊標(biāo)記仍然存在，即可確定它為零頻標(biāo)記（或稱起始頻標(biāo)）。在使用掃頻儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要特別注意被測(cè)電路（或設(shè)備）增益的讀法，可結(jié)合實(shí)際測(cè)量熟練掌握。3、BT3C-A型掃頻儀的應(yīng)用—注意事項(xiàng)2.6掃頻儀31【測(cè)量幅頻特性】根據(jù)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的工作頻率及測(cè)試條件，調(diào)節(jié)掃頻儀面板上的有關(guān)旋鈕，如中心頻率、輸出衰減等，并按圖連接，則可從熒光屏上獲得被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線。2.6掃頻儀32幾種常見網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線。從屏幕所顯示的曲線可求得被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。2.6掃頻儀【測(cè)量幅頻特性】33①測(cè)量增益圖(d)所示，若此時(shí)掃頻信號(hào)輸出衰減的讀數(shù)為CdB，圖形高度為H。當(dāng)檢波探測(cè)器和掃頻輸出端直接短接，再改變輸出衰減，使電壓線的高度仍為H，此時(shí)輸出衰減的讀數(shù)若為DdB，則該放大器的增益：

A＝CdB—

DdB ②測(cè)量帶寬使用掃頻儀上的頻標(biāo)，可以方便地讀出所顯示頻率特性曲線的帶寬。有時(shí)為了更精確地測(cè)量，可使用外接頻標(biāo)。無論是內(nèi)接或外接頻標(biāo)，都是根據(jù)頻率標(biāo)記迭加在特性曲線帶寬范圍上的數(shù)目乘以頻率標(biāo)記值而得到結(jié)果。2.6掃頻儀【測(cè)量幅頻特性】34③測(cè)量回路Q值為了求得被測(cè)調(diào)諧回路的Q值，可采用外接頻標(biāo)方式來測(cè)試。調(diào)節(jié)外接信號(hào)發(fā)生器的頻率，使其頻標(biāo)點(diǎn)分別處于圖中的a、b、c三點(diǎn)上，再分別讀出外接信號(hào)發(fā)生器的相對(duì)應(yīng)的頻率值f1、f0、f2，則根據(jù)回路Q值的定義，得出：

單調(diào)諧回路特性曲線2.6掃頻儀【測(cè)量幅頻特性】351.晶體管特性圖示儀的基本組成2.7晶體管特性圖示儀用以產(chǎn)生階梯電流或階梯電壓測(cè)試時(shí)階梯信號(hào)源為被測(cè)晶體管提供偏置。用以供給所需的集電極掃描電壓開關(guān)及附屬電路：為了準(zhǔn)確測(cè)試晶體管特性曲線及適應(yīng)測(cè)試不同的晶體管的需要，圖示儀都設(shè)置了如下開關(guān)：①極性開關(guān)，②X軸、Y軸選擇開關(guān)③零電壓、零電流開關(guān)④靈敏度校準(zhǔn)電壓362.晶體管特性圖示儀測(cè)量原理（1）二極管特性測(cè)試2.7晶體管特性圖示儀37（2）晶體管輸出特性IC=f（UCE）測(cè)試2.7晶體管特性圖示儀38（3）晶體管輸入特性IB=f(UBE)的測(cè)試晶體管輸入特性曲線是一組以UCE為參變量的曲線?？紤]到階梯信號(hào)作為掃描信號(hào)要提供大的功率，在電路上實(shí)現(xiàn)起來比較麻煩，實(shí)際儀器中晶體管輸入特性測(cè)試原理框圖2.7晶體管特性圖示儀39（4）場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性ID=f(UDS)

測(cè)試2.7晶體管特性圖示儀40（5）場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性ID=f(UGS)測(cè)試2.7晶體管特性圖示儀41【晶體管特性圖示儀典型產(chǎn)品】1.主要技術(shù)性能（1）集電極電流：10μA/div～0.5A/div，分15擋；（2）二極管反向漏電流：0.2μA/div～5μA/div，分5擋；（3）集電極電壓：0.05V/div～50V/div，分10擋；（4）基極電壓：0.05V/div～1V/div，分5擋；（5）階梯電流：0.2μA/級(jí)～50mA/級(jí)，分17擋；（6）階梯電壓：0.05V/級(jí)～1V/級(jí)，分5擋；（7）集電極掃描峰值電壓：10V～500V，分4擋；（8）功耗限制電阻：0～0.5MΩ，分11擋。XJ4810型半導(dǎo)體管特性圖示儀是一種典型的晶體管特性圖示儀。

2.7晶體管特性圖示儀42【使用方法】(1)開啟電源，指示燈亮，預(yù)熱10min。(2)調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”旋鈕，使屏幕上的光點(diǎn)或