北交大-電子測量試卷及答案

北京交通大學(xué)考試試題（A卷）課程名稱：電子測量學(xué)年學(xué)期：2013-2014學(xué)年第1學(xué)期課程編號：14L109Q-02開課學(xué)院：電子學(xué)院出題教師：課程組學(xué)生姓名：學(xué)號：任課教師：學(xué)生學(xué)院：班級：（請考生注意：本試卷共有六道大題。所有題答在答題紙上）題號一二三四五六總分得分閱卷人一、選擇題（單項(xiàng)選擇題,每題2分（除了標(biāo)注*得為1分外），共30分）1．下面關(guān)于各種測量相關(guān)概念得描述中，哪一個(gè)就是錯(cuò)誤得：（A）。（A）測量就是認(rèn)識自然界得主要工具，測量結(jié)果通常用一個(gè)確定得數(shù)值來表示。（B）狹義地說，電子測量就是通過運(yùn)用電子科學(xué)得原理、方法與設(shè)備對各種電量、電信號及電路元器件得特性與參數(shù)進(jìn)行測量。（C）計(jì)量具有統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性與法制性得特點(diǎn)。（D）計(jì)量基準(zhǔn)或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)就是指“為了定義、實(shí)現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)量得單位或一個(gè)或多個(gè)量值，用作參考得實(shí)物量具、測量儀器、參考物質(zhì)或測量系統(tǒng)”。2、下面關(guān)于引用誤差得描述中，哪一個(gè)就是錯(cuò)誤得：（C）（A）引用誤差又稱為滿度相對誤差或引用相對誤差。（B）引用誤差就是可正、可負(fù)得，通常用百分?jǐn)?shù)表示。（C）引用誤差得定義就是儀器示值得相對誤差與測量范圍上限值（量程）之比。（D）如果一塊電壓表得等級為±1、0級，表明使用該電壓表進(jìn)行電壓測量得最大引用誤差不超過±1、0％。3、使用數(shù)字萬用表測量某工頻信號得電壓，將多次測量測得得電壓值用數(shù)軸上得實(shí)心圓點(diǎn)來表示，得到下面4個(gè)圖，圖中得空心圓點(diǎn)v0表示用高等級數(shù)字萬用表測量該信號電壓得實(shí)際值，則下面4個(gè)圖中測量正確度最差得就是（C）。vv0（A）（B）（C）（D）v0v0v04、以下關(guān)于粗大誤差及系統(tǒng)誤差得判據(jù)描述中，錯(cuò)誤得就是：（D）（A）肖維納檢驗(yàn)法也就是以正態(tài)分布作為前提得，且給出了剔除數(shù)據(jù)判據(jù)對應(yīng)得置信概率。（B）格拉布斯檢驗(yàn)法就是在未知總體標(biāo)準(zhǔn)偏差得情況下，對正態(tài)樣本或接近正態(tài)樣本異常值進(jìn)行判別得一種方法。（C）馬利科夫判據(jù)就是常用得判別有無累進(jìn)性系統(tǒng)誤差得方法。當(dāng)n為偶數(shù)，如果以下不等式成立，則認(rèn)為測量中存在累進(jìn)性系統(tǒng)誤差。（D）阿卑—赫梅特判據(jù)常用來檢驗(yàn)周期性系統(tǒng)誤差得存在。若以下不等式成立則可認(rèn)為測量中存在周期性系統(tǒng)誤差。5．對某信號源輸出信號頻率進(jìn)行了10次等精密度測量，測得得數(shù)值（kHz）為：20、46，20、52，20、50，20、52，20、48，20、47，20、50，20、49，20、47，20、49。若要求在P=95%得置信概率下，則該信號源輸出信號頻率真值應(yīng)在得置信區(qū)間可以由以下步驟求出。其中哪一步得計(jì)算公式有誤（不考慮數(shù)值計(jì)算得錯(cuò)誤）？（B）

（A）第一步，求出均值：（B）第二步，求出均值得標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值（C）第三步：查t分布表，由P=0、95，k=n-1=9查得＝2、26。（D）第四步：估計(jì)頻率值得置信區(qū)間，將上述計(jì)算結(jié)果帶入，得到：信號源輸出頻率得置信區(qū)間為［20、48，20、50］kHz，對應(yīng)得置信概率為95%。6．以下關(guān)于倒數(shù)計(jì)數(shù)器得描述中，錯(cuò)誤得就是：（D）

（A）倒數(shù)計(jì)數(shù)器中包含一個(gè)事件計(jì)數(shù)器，用于實(shí)現(xiàn)對于設(shè)定主門時(shí)間內(nèi)待測信號周期出現(xiàn)次數(shù)得計(jì)數(shù)。（B）倒數(shù)計(jì)數(shù)器中還包含時(shí)間計(jì)數(shù)器，用于實(shí)現(xiàn)對于設(shè)定主門時(shí)間內(nèi)時(shí)基信號周期出現(xiàn)次數(shù)得計(jì)數(shù)，實(shí)際上通過該計(jì)數(shù)器可以計(jì)算出主門開啟得時(shí)間。（C）倒數(shù)計(jì)數(shù)器得頻率分辨率指標(biāo)通常以“位/秒”表示。（D）若采用倒數(shù)計(jì)數(shù)器對某頻率fx得信號進(jìn)行測試，fc為時(shí)鐘脈沖頻率，時(shí)間計(jì)數(shù)器得計(jì)數(shù)值為NB，事件計(jì)數(shù)器得計(jì)數(shù)值為NA，則被測信號得頻率可表示為如下得公式：7、某一款均值電壓表就是按照正弦有效值刻度得?，F(xiàn)擬用這塊均值電壓表對一個(gè)三角波信號進(jìn)行測量，電壓表得示值為10V，則被測電壓得有效值應(yīng)就是：（A）（注：三角波得波形因數(shù)為1、15，三角波得波峰因數(shù)為1、73；正弦波得波形因數(shù)為1、11，正弦波得波峰因數(shù)為1、414）（A）10、36V（B）15、59V（C）8、13V（D）12、23V8、下面關(guān)于數(shù)字電壓表得技術(shù)指標(biāo)或參數(shù)得描述中，錯(cuò)誤得就是：（C）（A）一塊4?位得電壓表，最小量程100mV，最末一位改變一個(gè)字時(shí)相當(dāng)于10μV，因此它得分辨力就就是10μV。（B）

3?位數(shù)字電壓表得最大顯示數(shù)值為1999。（C）3?位DVM，當(dāng)基本量程為2V時(shí)，具有超量程能力。（D）數(shù)字電壓表得固有誤差通常表示為。9、下面關(guān)于模擬示波器原理、性能得描述中，錯(cuò)誤得就是：（B）（A）鋸齒波掃描電壓得作用就是在輸入信號電壓變化一個(gè)或者多個(gè)周期時(shí)線性地增加水平位置坐標(biāo)，其效果就就是將被測信號按照某種速率“畫”在屏幕上。（B）

當(dāng)被觀測正弦信號周期就是鋸齒波掃描電壓周期得整數(shù)倍時(shí)，CRT上能夠得到清晰而穩(wěn)定得波形。（C）觸發(fā)電路向掃描電路提供了啟動(dòng)掃描或者波形采集得時(shí)機(jī)。如果沒有觸發(fā)信息，波形將在顯示屏上以隨機(jī)得起始時(shí)間顯示出來。（D）邊沿觸發(fā)就是示波器中最常用得一種觸發(fā)方式。邊沿觸發(fā)得觸發(fā)點(diǎn)就是用觸發(fā)源信號得電平與極性（正極性或負(fù)極性）來定義得。10、下面關(guān)于數(shù)字存儲示波器相關(guān)特性得描述中，錯(cuò)誤得就是：（A）（A）對于采用了正弦內(nèi)插、采樣率為100MSa/s得數(shù)字示波器,其數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬為100MSa/s?25＝4MHz。（B）

對于采用了線性內(nèi)插、采樣率為100MSa/s得數(shù)字示波器,其數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬為100MSa/s?10＝10MHz。（C）實(shí)時(shí)采樣常用于采集單次瞬變信號，也可以用于采集重復(fù)信號。（D）等效時(shí)間采樣也稱為非實(shí)時(shí)采樣或重復(fù)采樣。使用這種采樣方式必須滿足兩個(gè)前提條件：信號必須就是周期重復(fù)得；必須能產(chǎn)生穩(wěn)定得觸發(fā)條件。11、下面關(guān)于鎖相環(huán)頻率范圍與帶寬得描述中，錯(cuò)誤得就是：（D）（A）鎖相環(huán)從失鎖狀態(tài)到返回鎖定狀態(tài)得過程中，反饋信號頻率與參考輸入信號頻率之間得最大允許頻率差稱為捕捉帶寬。（B）

當(dāng)鎖相環(huán)反饋信號頻率與參考輸入信號頻率進(jìn)入捕捉范圍之后，當(dāng)兩個(gè)信號得相位差小于2π時(shí)，這兩個(gè)信號得頻率差稱為鎖定帶寬。（C）當(dāng)鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，如果參考輸入信號得頻率平穩(wěn)而緩慢地變化，鎖相環(huán)能夠一直跟蹤這種變化，并保持在鎖定狀態(tài)。此時(shí)，反饋信號頻率與輸入信號頻率之間得最大允許頻率差稱為同步帶寬。（D）當(dāng)鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)后，如果參考輸入信號得頻率變化十分劇烈，鎖相環(huán)也能夠繼續(xù)保持在鎖定狀態(tài),此時(shí)，反饋信號頻率與輸入信號頻率之間得最大允許頻率差稱為拉出帶寬。顯然，拉出帶寬應(yīng)該大于同步帶寬。12、下面關(guān)于雙模預(yù)分頻鎖相環(huán)得描述中，錯(cuò)誤得就是：（B）（A）雙模預(yù)分頻器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)P次與P+1次分頻，通常以P/(P+1)表示。（B）

雙模預(yù)分頻器時(shí)，僅有一個(gè)模值為P+1得預(yù)分頻器，模值為P得預(yù)分頻功能就是通過在預(yù)分頻器之前加入吞脈沖功能實(shí)現(xiàn)得。（C）雙模預(yù)分頻器存在最小連續(xù)分頻系數(shù)。（D）使用雙模預(yù)分頻器得優(yōu)勢在于可以實(shí)現(xiàn)更大范圍得分頻系數(shù)N值，同時(shí)不降低鎖相環(huán)合成頻率得分辨率。13、下面關(guān)于邏輯分析儀得描述中，錯(cuò)誤得就是：（D）（A）邏輯定時(shí)分析儀就是儀器本身得內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生得時(shí)鐘為采樣時(shí)鐘得，能夠?qū)崿F(xiàn)對于被測信號得異步采樣。（B）

邏輯狀態(tài)分析儀就是以被測電路得時(shí)鐘或者某些信號作為采樣時(shí)鐘來工作得，能夠?qū)崿F(xiàn)對于被測信號得同步采樣。（C）邏輯定時(shí)分析儀只確定信號就是邏輯高還就是邏輯低，顯示得就是一連串只有“0”、“1”兩種狀態(tài)得偽波形，并不確定真實(shí)得電壓值。（D）邏輯狀態(tài)分析儀可以用于測試數(shù)字系統(tǒng)得工作時(shí)序。14、下面關(guān)于邏輯分析儀得描述中，錯(cuò)誤得就是：（A）*（A）邏輯分析儀存儲器得存儲深度可以表示為：記錄時(shí)間÷采樣速率。（B）邏輯分析儀存儲器得通道寬度取決于邏輯分析儀得通道數(shù)量。（C）先進(jìn)得邏輯分析儀可以將各種觸發(fā)事件當(dāng)作觸發(fā)資源，將觸發(fā)事件通過邏輯運(yùn)算符組合起來，甚至加入一些判別、跳轉(zhuǎn)、循環(huán)語句，形成相當(dāng)復(fù)雜得觸發(fā)序列。（D）邏輯分析儀可以采取跳變存儲、塊存儲等多種方法來提高存儲空間得利用率。15、下面關(guān)于GPIB總線得描述中，錯(cuò)誤得就是：（A）*（A）GPIB總線就是第一代自動(dòng)測試系統(tǒng)常用得總線形式。（B）

GPIB系統(tǒng)主要由器件、接口與總線三部分組成。（C）

GPIB總線共有16條信號線，分為數(shù)據(jù)線、握手線與控制線三組。（D）GPIB總線上采用TTL電平、負(fù)邏輯。16、下面關(guān)于GPIB總線基本性能得描述中，錯(cuò)誤得就是：（C）（A）一個(gè)GPIB總線系統(tǒng)中通常允許包含得計(jì)算機(jī)與儀器得總數(shù)量應(yīng)少于或等于15臺（包括控者器件在內(nèi)）。（B）

GPIB總線系統(tǒng)中，在標(biāo)準(zhǔn)電纜上得數(shù)據(jù)就是速率一般為250～500kB/S。（C）由于GPIB總線系統(tǒng)中，5條控制線（或稱管理線）得目得就是保證數(shù)據(jù)雙向、異步、可靠地在處理速度不同器件之間傳遞。（D）GPIB系統(tǒng)中得任何器件都包含器件功能與接口功能這兩部分功能。二、擬采用常規(guī)電子計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)測量兩路10kHz同頻等幅正弦信號之間相位差得電路，試回答如下問題：（1）請?jiān)谌鐖D1所示得時(shí)間間隔測量原理框圖基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，畫出實(shí)現(xiàn)相位差測量得原理框圖（5分）（2）分析影響相位差測量準(zhǔn)確度得因素，列出相位差測量相對誤差得表達(dá)式；（5分）（3）寫出減小相位差測量相對誤差表達(dá)式中各個(gè)部分誤差得方法。（5分）（提示：兩路正弦信號都可能存在干擾或噪聲，參考周期測量觸發(fā)誤差得分析方法）圖1答：（1）應(yīng)在圖中標(biāo)注或者用文字描述清楚如下內(nèi)容：A、B兩路輸入信號分別連接兩路同頻正弦信號，A、B兩路觸發(fā)電路得觸發(fā)電平設(shè)置成相同得電平值，觸發(fā)極性設(shè)置為相同得極性。其她部分保持不變。（2）影響相位差測量準(zhǔn)確度得因素包括三個(gè)方面，分別就是量化誤差、觸發(fā)誤差與標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。相位差測量相對誤差得表達(dá)式推導(dǎo)過程為：，，相位差。、分別為時(shí)標(biāo)信號頻率與被測信號周期。由于被測信號周期已知，因此不考慮其對測量準(zhǔn)確度得影響。對相位差表達(dá)式采用誤差合成公式進(jìn)行分解得：，fc為晶振頻率。（3）寫出減小相位差測量相對誤差表達(dá)式中各個(gè)部分誤差得方法。（5分）減小觸發(fā)誤差得方法就是：在一定時(shí)間限制條件，采用多周期測量，或者信噪比；減小量化誤差可以提高時(shí)標(biāo)信號得頻率；減小標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差得方法就是采用高等級得晶振，例如恒溫晶振。三、雙斜積分式ADC與三斜積分式ADC都就是數(shù)字電壓表常用得ADC，試回答如下問題：（1）畫出雙斜積分式ADC得工作波形圖，并簡述其工作過程；（5分）TT1T2T?2t2t1t3UomU?omuoU?xUxtt0定時(shí)積分時(shí)間計(jì)數(shù)值N1定值積分時(shí)間計(jì)數(shù)值N2在測量開始時(shí)，開關(guān)S2接通一段時(shí)間，使積分器輸出電壓回到零。然后，邏輯控制電路發(fā)出取樣指令，將開關(guān)S1連接在被測電壓-Vx，同時(shí)開關(guān)2斷開，積分器開始對被測電壓積分。當(dāng)積分器輸出電壓大于0時(shí)，比較器輸出從低電平跳到高電平，打開閘門，啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這時(shí)積分器輸出就是一個(gè)線性上升得電壓如圖4-3-7所示。這就是ADC工作得第一個(gè)積分階段，稱為采樣階段，或者定時(shí)積分階段。之所以稱為定時(shí)積分，就是因?yàn)檫@段積分時(shí)間固定為T1。通常選擇計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出得時(shí)間為T1。定時(shí)積分結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器得計(jì)數(shù)值為N1，同時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)零，邏輯控制電路把開關(guān)S1連接到參考電壓Vref，上，轉(zhuǎn)入第二個(gè)積分階段。在第二個(gè)積分階段，開關(guān)S1接到參考電壓，參考電壓與被測電壓極性相反，所以電容開始放電。積分器輸出開始線性下降，同時(shí)計(jì)數(shù)器從零開始計(jì)數(shù)。由于就是對固定得參考電壓進(jìn)行積分，這個(gè)階段也稱為定值積分或反向積分階段。當(dāng)積分器輸出下降到零時(shí)，比較器從高電平變?yōu)榈碗娖?，使閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)停止。由圖4-3-7可以瞧出，這個(gè)階段所計(jì)得計(jì)數(shù)值N2與被測電壓成正比，反映了被測電壓得數(shù)值。因此，只要將所計(jì)得脈沖數(shù)輸出到顯示器，就可以得到被測得電壓數(shù)值。（2）根據(jù)公式解釋雙斜積分式ADC為何具有較高得抗周期性干擾得能力？（5分）在被測電壓受到串模干擾電壓Usm得干擾時(shí)，ADC得輸入電壓為,則從上式瞧出，積分輸出電壓與輸入電壓得平均值成正比。串模干擾電壓在取平均后，對測量結(jié)果得影響將減??；如果串模干擾電壓就是正負(fù)對稱得周期信號（例如工頻50Hz），且積分時(shí)間就是干擾信號周期得整數(shù)倍，串模干擾將完全被抑制。因此，雙斜積分式ADC具有較高得抗干擾能力。（3）與雙斜積分式ADC相比，三斜積分式ADC有哪些優(yōu)點(diǎn)？（3分）三斜積分式ADC得計(jì)數(shù)誤差明顯減小了。這里面得原理與計(jì)數(shù)器中采用內(nèi)插擴(kuò)展法減小量化誤差得原理十分相似。在測量速度方面，三斜積分式ADC好像比雙斜積分式ADC所用得時(shí)間要長。但在考慮達(dá)到同樣得顯示位數(shù)與計(jì)數(shù)誤差條件下，三斜積分式測量速度提高了很多。四、AD7008就是一款直接數(shù)字頻率合成芯片，其原理框圖如圖2所示。圖中MUX就是數(shù)據(jù)選擇器（32位），受控于外部電平信號FSELECT，在高電平時(shí)選擇FREQ0REG得數(shù)據(jù)輸出給后級；在低電平時(shí)選擇FREQ1REG得數(shù)據(jù)輸出給后級。試回答如下問題：（1）簡述圖中FREQ0REG，PHASEACCUMULATOR，SIN/COSROM得作用；（5分）PHASEACCUMULATOR就是相位累加器，在時(shí)鐘脈沖得控制下，相位累加器輸出線性遞增得相位碼，相位碼作為地址信息來尋址波形存儲器；SIN/COSROM就是波形儲存器，存放正弦波形樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，也可以存放其她波形，實(shí)現(xiàn)任意波形產(chǎn)生得功能。FREQ0REG就是頻率寄存器，存放頻率控制字K，在時(shí)鐘得作用下控制每次相位累加器累加得相位增量，從而實(shí)現(xiàn)對輸出信號頻率得控制。（2）在該芯片正常配置得情況下，若FSELECT固定為高電平，且FREQ0REG中預(yù)置得數(shù)為10000H（十六進(jìn)制），時(shí)鐘頻率為65、536MHZ，寫出輸出信號頻率得計(jì)算公式并計(jì)算結(jié)果；（5分），K=1000H=65536；N=32，=65、536MHZ，，計(jì)算結(jié)果為1000Hz、（3）列出直接數(shù)字頻率合成技術(shù)得三個(gè)優(yōu)點(diǎn)與兩個(gè)缺點(diǎn)。（5分）優(yōu)點(diǎn)：極快得頻率切換速度極高得頻率分辨率連續(xù)得相位變化強(qiáng)大得數(shù)字調(diào)制功能易于集成、易于調(diào)整同時(shí)DDFS也存在一些方面得缺陷：工作頻帶得限制功耗限制雜散抑制差DDFS得全數(shù)字結(jié)構(gòu)使得相位噪聲不能獲得很高得指標(biāo)，DDFS得相位噪聲主要由參考時(shí)鐘信號以及器件本身得噪聲基底決定。圖2五、用某數(shù)字存儲示波器進(jìn)行測量，試回答下述問題：（1）在該示波器前面板右上角標(biāo)為200MHz、2GS/S得兩個(gè)參數(shù)，請解釋這兩個(gè)參數(shù)得含義；（2分）兩個(gè)參數(shù)分別就是模擬帶寬與采樣率得指標(biāo)。（2）某振蕩電路產(chǎn)生得峰值為3V得正弦波在90度相位處有時(shí)會(huì)出現(xiàn)正極性得毛刺，如何設(shè)置數(shù)字存儲示波器觸發(fā)參數(shù)，在屏幕上得到穩(wěn)定得波形顯示，且準(zhǔn)確抓到該毛刺？（5分）可以采用邊沿觸發(fā)方式，設(shè)置觸發(fā)電平大于3V、觸發(fā)極性為正極性，采用常規(guī)觸發(fā)方法就可以得到穩(wěn)定得現(xiàn)實(shí)；若該示波器有毛刺觸發(fā)方式，也可以設(shè)置采用毛刺觸發(fā)來捕捉。（3）數(shù)字存儲示波器存儲深度與波形記錄時(shí)間之間有什么關(guān)系？深存儲會(huì)帶來哪些問題？（5分）記錄時(shí)間＝存儲深度/采樣率=存儲深度×采樣周期；由于在深存儲示波器中需要存儲與處理更多得樣點(diǎn)，在示波器處理能力有限得條件下，將會(huì)導(dǎo)致死區(qū)時(shí)間增加、波形更新速率變慢、響應(yīng)用戶面板操作得時(shí)間增加等，甚至波形更新時(shí)間、響應(yīng)用戶面板操作時(shí)間會(huì)有數(shù)秒鐘。六、圖3所示為外差式頻譜分析儀得原理框圖，試回答如下問題：（1）簡述輸入濾波器、本地振蕩器、混頻器、中頻濾波器、包絡(luò)檢波器得功能；（5分）輸入濾波器得功能就是濾除鏡像頻率信號；本地振蕩器產(chǎn)生線性掃頻或者對數(shù)掃頻信號；混頻器得到輸入信號與本振信號得差頻；中頻濾波器濾除掉除了中頻信號之外得其她頻率成分，帶通濾波器；包絡(luò)檢波器把高頻信號轉(zhuǎn)化成與其幅度成對應(yīng)關(guān)系得直流信號（這種對應(yīng)關(guān)系依賴于檢波器得類型，例如峰值檢波得檢波輸出正比于被測信號得峰值）。（2）若該頻譜儀得中頻濾波器中心頻率為3476、4MHz，欲分析頻率范圍為9kHz～3GHz得信號，試計(jì)算本振信號掃頻得范圍以及鏡像頻率得變化范圍；（5分），本振fLO=fin+fIF,變化范圍就是：3476、409MHz-6476、4MHz、鏡像頻率為，變化范圍就是：