電子測(cè)量技術(shù)[陸綺榮主編][習(xí)題解答]

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1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改 第1章習(xí)題 1．1 什么是測(cè)量？什么是電子測(cè)量？ 答：測(cè)量是為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。在這個(gè)過程中，人們借助專門的設(shè)備，把被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測(cè)量結(jié)果。從廣義上說，凡是利用電子技術(shù)進(jìn)行的測(cè)量都可以說是電子測(cè)量；從狹義上說，電子測(cè)量是指在電子學(xué)中測(cè)量有關(guān)電的量值的測(cè)量。 1．2 測(cè)量與計(jì)量?jī)烧呤欠袷侨币徊豢桑? 答：測(cè)量與計(jì)量是缺一不可的。計(jì)量是測(cè)量的一種特殊形式，是測(cè)量工作發(fā)展的客觀需要，而測(cè)量是計(jì)量聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的重要途徑，沒有測(cè)量就沒

2、有計(jì)量，沒有計(jì)量就會(huì)使測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性得不到保證，測(cè)量就會(huì)失去價(jià)值。因此，測(cè)量與計(jì)量是相輔相成的。 1．3 按具體測(cè)量對(duì)象來區(qū)分，電子測(cè)量包括哪些內(nèi)容？ 答：電子測(cè)量?jī)?nèi)容包括：（1）電能量的測(cè)量如：電壓，電流電功率等；（2）元件和電路參數(shù)的測(cè)量如：電阻，電容，電感，阻抗，品質(zhì)因數(shù)，電子器件的參數(shù)等：（3）電信號(hào)的特性的測(cè)量如：信號(hào)的波形和失真度，頻率，相位，調(diào)制度等；（4）電子電路性能的測(cè)量如：放大倍數(shù)，衰減量，靈敏度，噪聲指數(shù)等：（5）特性曲線顯示如：幅頻特性，相頻特性曲線等。 1．4 電子測(cè)量技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答：（1）測(cè)量頻率范圍寬（2）測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍廣（3）測(cè)

3、量的準(zhǔn)確度高（4）測(cè)量速度快（5）易于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和長(zhǎng)期不間斷的測(cè)量（6）易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程的自動(dòng)化和測(cè)量?jī)x器的智能化 1．5 常用電子測(cè)量?jī)x器有哪些？ 答：（1）時(shí)域測(cè)量的儀器：電子電壓表、電子計(jì)數(shù)器、電子示波器、測(cè)量用信號(hào)源等。（2）頻域測(cè)量的儀器：頻率特性測(cè)試儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。（3）調(diào)制域測(cè)量?jī)x器：調(diào)值 調(diào)制度儀、調(diào)制域分析儀等。（4）數(shù)據(jù)域測(cè)量?jī)x器：邏輯筆、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、數(shù)據(jù)通信分析儀等。（5）隨機(jī)測(cè)量?jī)x器：噪聲系數(shù)分析儀、電磁干擾測(cè)試儀等。 第2章習(xí)題 2．1 測(cè)量時(shí)為何會(huì)產(chǎn)生誤差？研究誤差理論的目的是什么？ 答：測(cè)量是用實(shí)驗(yàn)手段確定被

4、測(cè)對(duì)象量值的過程，實(shí)驗(yàn)中過程中采用的方法、標(biāo)準(zhǔn)量和比較設(shè)備不一樣，都可能使實(shí)驗(yàn)的確定值與被測(cè)對(duì)象的真值有差異，即都會(huì)產(chǎn)生誤差。研究誤差理論的目的就是掌握測(cè)量數(shù)據(jù)的分析計(jì)算方法、正確對(duì)測(cè)量的誤差值進(jìn)行估計(jì)、選擇最佳測(cè)量方案。 2．2 測(cè)量誤差用什么表示較好？ 答：測(cè)量誤差通?？捎媒^對(duì)誤差和相對(duì)誤差兩種方法表示。若要反映測(cè)量誤差的大小和方向，可用絕對(duì)誤差表示；若要反映測(cè)量的準(zhǔn)確程度，則用相對(duì)誤差表示。 2．3 測(cè)量誤差與儀器誤差是不是一回事？ 答：當(dāng)然不是一回事。測(cè)量誤差指的是測(cè)量值與被測(cè)量真值的差異，造成這種差異的原因可能是儀器誤差、人身誤差、方法誤差和環(huán)境誤差等原因，因此儀

5、器誤差是造成測(cè)量誤差的原因之一。而儀器誤差僅僅是指作為比較設(shè)備的測(cè)量?jī)x器由于測(cè)量精度和準(zhǔn)確度所帶來的測(cè)量誤差。 2．4 有一個(gè)100V的被測(cè)電壓，若用0.5級(jí)、量程為0-300V和1.0級(jí)、量程為0-100V的兩只電壓表測(cè)量，問哪只電壓表測(cè)得更準(zhǔn)些？為什么？ 答： 要判斷哪塊電壓表測(cè)得更準(zhǔn)確，即判斷哪塊表的測(cè)量準(zhǔn)確度更高。 （1）對(duì)量程為0-300V、0.5級(jí)電壓表，根據(jù)公式有 （2）對(duì)量程為0-100V、1.0級(jí)電壓表，同樣根據(jù)公式有 從計(jì)算結(jié)果可以看出，用量程為0-100V、1.0級(jí)電壓表測(cè)量所產(chǎn)生的示值相對(duì)誤差小

6、，所以選用量程為0-100V、1.0級(jí)電壓表測(cè)量更準(zhǔn)確。 2．5 系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差的性質(zhì)是什么？它們對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？ 答：（1）系統(tǒng)誤差是一個(gè)恒定不變的值或是具有確定函數(shù)關(guān)系的值；進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，系統(tǒng)誤差不能消除或減少；系統(tǒng)誤差具有可控制性或修正性。系統(tǒng)誤差使測(cè)量的正確度受到影響。 （2）隨機(jī)誤差的性質(zhì)主要有：在多次測(cè)量中，絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的次數(shù)比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多；在多次測(cè)量中，絕對(duì)值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相同，即具有對(duì)稱性；測(cè)量次數(shù)一定時(shí)，誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過一定的界限，即具有有界性；進(jìn)行等精度測(cè)量時(shí)，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值的誤差隨著測(cè)量次數(shù)的

7、增加而趨近于零，即正負(fù)誤差具有抵償性。隨機(jī)誤差影響測(cè)量精度。 （3）粗大誤差的主要性質(zhì)是測(cè)量結(jié)果明顯偏離實(shí)際值。它使測(cè)量結(jié)果完全不可信，只有在消除粗大誤差后才能進(jìn)行測(cè)量。 2．6 削弱系統(tǒng)誤差的主要方法是什么？ 答：削弱系統(tǒng)誤差的主要方法有： （1）零示法 （2）替代法 （3）補(bǔ)償法 （4）對(duì)照法 （5）微差法 （6）交換法 2．7 減小隨機(jī)誤差的主要方法是什么？ 答：理論上當(dāng)測(cè)量次數(shù)n趨于無限大時(shí)，隨機(jī)誤差趨于零。而實(shí)際中不可能做到無限多次的測(cè)量，多次測(cè)量值的算術(shù)平均值很接近被測(cè)量真值，因此只要我們選擇合適的測(cè)量次數(shù)，使測(cè)量精度滿足要求，就可將算術(shù)平均值作為

8、最后的測(cè)量結(jié)果。 2．8 準(zhǔn)確度為0.5級(jí)、量程為0-100V的電壓表，其最大允許的絕對(duì)誤差為多少？ 答：最大允許的絕對(duì)誤差為： 2．9 測(cè)量上限為500V的電壓表，在示值450V處的實(shí)際值為445V，求該示值的： （1）絕對(duì)誤差（2）相對(duì)誤差（3）引用誤差（4）修正值 答：（1）絕對(duì)誤差 （2）相對(duì)誤差 （3）引用誤差 （4）修正值 2．10 對(duì)某電阻進(jìn)行等精度測(cè)量10次，數(shù)據(jù)如下（單位kΩ）： 0.992、0.993、 0.992、 0.991、 0.993、 0.994、 0.997、 0

9、.994、 0.991 、0.998。試給出包含誤差值的測(cè)量結(jié)果表達(dá)式。 答： 1）．將測(cè)量數(shù)據(jù)按先后次序列表。 n n 1 0.992 -0.0015 0.00000225 6 0.994 0.0005 0.00000025 2 0.993 -0.0005 0.00000025 7 0.997 0.0035 0.00001225 3 0.992 -0.0015 0.00000225 8 0.994 0.0005 0.00000025 4 0.991 -0.0025 0.00000625 9 0.99

10、1 -0.0025 0.00000625 5 0.993 -0.0005 0.00000025 10 0.998 0.0045 0.00002025 2）．用公式求算術(shù)平均值。 3）．用公式求每一次測(cè)量值的剩余誤差，并填入上表中。 4）．用公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值。 5）．按萊特準(zhǔn)則判斷粗大誤差，即根據(jù)剔除壞值。 從表中可以看出，剩余殘差最大的第10個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，其值為： 所以該組測(cè)量數(shù)據(jù)中無壞值。 6）．根據(jù)系統(tǒng)誤差特點(diǎn)，判斷是否有系統(tǒng)誤差，并修正。 測(cè)量數(shù)據(jù)分布均勻，無規(guī)律分布，無系統(tǒng)誤差。 7）．用公式求算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值。

11、 8）．用公式求算術(shù)平均值的不確定度。 9）．寫出測(cè)量結(jié)果的表達(dá)式。 2．11 對(duì)某信號(hào)源正弦輸出信號(hào)的頻率進(jìn)行10次測(cè)量，數(shù)據(jù)如下（單位kHZ）： 10.32、10.28、10.21、10.41、10.25、10.04、10.52、10.38、10.36、10.42。試寫出測(cè)量結(jié)果表達(dá)式。 答： 1）．將測(cè)量數(shù)據(jù)按先后次序列表。 n n 1 10.32 0.001 0.00001 6 10.04 -0.279 0.00000025 2 10.28 -0.039 0.00000025 7 10.52

12、0.201 0.00001225 3 10.21 -0.109 0.00000225 8 10.38 0.061 0.00000025 4 10.41 0.091 0.00000625 9 10.36 0.041 0.00000625 5 10.25 -0.069 0.00000025 10 10.42 0.101 0.00002025 2）．用公式求算術(shù)平均值。 3）．用公式求每一次測(cè)量值的剩余誤差，并填入上表中。 4）．用公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值。 5）．按萊特準(zhǔn)則判斷粗大誤差，即根據(jù)剔除壞值。 從表中可以看出，剩余殘差

13、最大的第10個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，其值為： 所以該組測(cè)量數(shù)據(jù)中無壞值。 6）．根據(jù)系統(tǒng)誤差特點(diǎn)，判斷是否有系統(tǒng)誤差，并修正。 測(cè)量數(shù)據(jù)分布均勻，無規(guī)律分布，無系統(tǒng)誤差。 7）．用公式求算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值。 8）．用公式求算術(shù)平均值的不確定度。 9）．寫出測(cè)量結(jié)果的表達(dá)式。 2．12 將下列數(shù)據(jù)進(jìn)行舍入處理，要求保留四位有效數(shù)字。 3.14159、2.71729、4.51050、3.21650、3.6235、6.378501、7.691499。 答： 3.14159 →3.142（要被舍數(shù)字的值恰好等于5時(shí)，要保留數(shù)的末位為奇數(shù)1，所以在

14、 最后位加1）。 2.71729→2.717 4.51050→4.511 （將5舍去向前一位進(jìn)1） 3.21650→3.216 （被舍數(shù)字的值恰好等于5時(shí)，要保留數(shù)的末位為偶數(shù)6，所以不變。） 3.6235→3.624 （要被舍數(shù)字的值恰好等于5時(shí)，要保留數(shù)的末位為奇數(shù)1，所以在 最后位加1）。 6.378501→6.378（被舍數(shù)字的值恰好等于5時(shí)，要保留數(shù)的末位為偶數(shù)6，所以不變。） 7.6914

15、99→7.691 第3章習(xí)題 3．1 對(duì)于集總參數(shù)元件一般需測(cè)量哪些參數(shù)？ 答：集總參數(shù)元件是指具有兩端鈕的元件，端鈕間有確定的電壓，元件中有確定的電流。因此該類元件測(cè)量一般可測(cè)量元件的阻抗、電感、電容、流過的電流及端鈕間有確定的電壓。 3．2 使用電阻器時(shí)要考慮哪些問題？ 答：電阻在電路中多用來進(jìn)行限流、分壓、分流以及阻抗匹配等。是電路中應(yīng)用最多的元件之一。使用電阻器時(shí)主要應(yīng)考慮電阻的標(biāo)稱阻值、額定功率、精度、最高工作溫度、最高工作電壓、噪聲系數(shù)及高頻特性等。 RX G R1 R2 Rn E 圖3.1 直流電橋測(cè)電阻 3．3 簡(jiǎn)述直流電橋測(cè)量電

16、阻的基本方法。 答：當(dāng)對(duì)電阻值的測(cè)量精度要求很高時(shí)，可用直流電橋法進(jìn)行測(cè)量。 典型的惠斯登電橋的原理如圖3.1所示。其步驟如下： （1） 測(cè)量時(shí)，接上被測(cè)電阻，再接通電源 （2） 通過量程開關(guān)調(diào)節(jié)比例系數(shù)，其中k=R1/R2。 （3） 再調(diào)節(jié)，使電橋平衡，即檢流計(jì)指示為0。 （4） 讀出和的值，用公式求得。 3．4 電解電容的漏電流與所加電壓有關(guān)系嗎？為什么？ 答：當(dāng)然有關(guān)系。電解電容的介質(zhì)有兩種，正極金屬片表面上形成的一層氧化膜；負(fù)極為液體、半液體或膠狀的電解液，因其有正、負(fù)極之分，實(shí)際上內(nèi)部形成了電場(chǎng)，故只能工作在直流狀態(tài)下，如果極性用反，即外加電壓與內(nèi)部電場(chǎng)方向

17、相反，漏電流劇增。 R2 G R3 LX RX C2 C4 圖3.2 串聯(lián)電橋 3．5 右圖表示的串聯(lián)電橋達(dá)到了平衡，其中、 、、 試求、的值。 答：串聯(lián)電橋中，由電橋的平衡條件可得 由實(shí)部與實(shí)部、虛部與虛部相等可得： ∴ 分別將已知數(shù)值代入，可算得： 3．6 一個(gè)電解電容器，它的“+”、“-”極標(biāo)志已脫落，如何用萬用表去判定它的“+”、“-”極？ 答：測(cè)量電容器漏電的方法，可以用來鑒別電容器的正、負(fù)極。對(duì)失掉正、負(fù)極標(biāo)志的電解電容量，可先假定某極為“+”

18、極，讓其與萬用表的黑表筆相接，另一個(gè)電極與萬用表的紅筆相接，同時(shí)觀察并記錄表針向右擺動(dòng)的幅度；將電容放電后，兩只表筆對(duì)調(diào)，重新進(jìn)行測(cè)量。哪一次測(cè)量中，表針最后停留的擺動(dòng)幅度小，說明該次測(cè)量中對(duì)電容的正、負(fù)假設(shè)是對(duì)的。 3．7 簡(jiǎn)述晶體管圖示儀的組成及各部分的作用。 答：晶體管圖示儀的基本組成如圖3.3所示。它主要由同步脈沖發(fā)生器、基極階梯波發(fā)生器、集電極掃描電壓發(fā)生器、測(cè)試轉(zhuǎn)換開關(guān)、垂直放大器、水平放大器和示波管組成。 圖3.3 圖示儀的基本組成框圖 X放大器 Y放大器 測(cè) 試 轉(zhuǎn) 換 開 關(guān) 基極階梯 信號(hào)發(fā)生器 放大器 t Ib

19、 集電極掃描電壓發(fā)生器 t Vce 同步 脈沖 發(fā)生器 被 測(cè) 管 b e c 圖示儀工作時(shí)，同步脈沖發(fā)生器產(chǎn)生同步脈沖信號(hào)，使基極階梯波發(fā)生器和集電極掃描電壓發(fā)生器保持同步，以顯示正確而穩(wěn)定的特性曲線；基極階梯波發(fā)生器提供大小呈階梯變化的基極電流；集電極掃描電壓發(fā)生器提供集電極掃描電壓；測(cè)試轉(zhuǎn)換開關(guān)用以轉(zhuǎn)換測(cè)試不同結(jié)法和不同類型的晶體管特性曲線參數(shù)；垂直放大器、水平放大器和示波管組成示波器系統(tǒng)，用以顯示被測(cè)晶體管的特性曲線。 3．8 畫出圖示儀測(cè)試二極管正向特性曲線的簡(jiǎn)化原理圖。 答：晶體管圖示儀

20、可以測(cè)量二極管的正向伏安特性曲線。首先將圖示儀熒光屏上的光點(diǎn)置于坐標(biāo)左下角，峰值電壓范圍置0~20V，集電極掃描電壓極性置于“+”，功耗電阻置1kΩ，X軸集電極電壓置0.1伏/度，Y軸集電極電流置5毫安/度，Y軸倍率置1，將二極管的正負(fù)極分別接在面板上的C和E接線柱上，緩慢調(diào)節(jié)峰值電壓旋扭，即可得到二極管正向伏安特性曲線。從屏幕顯示圖可以直接讀出二極管的導(dǎo)通電壓。 X放大器 Y放大器 測(cè) 試 轉(zhuǎn) 換 開 關(guān) 基極階梯 信號(hào)發(fā)生器 放大器 t Ib 集電極掃描電壓發(fā)生器 t Vce 同步 脈沖 發(fā)生器 被 測(cè) 管 b e

21、 c 圖3.4 圖示儀測(cè)量二極管正向特性曲線框圖 3．9 畫出圖示儀測(cè)試三極管輸入和輸出特性的簡(jiǎn)化原理圖。 答：圖3.5表示了圖示儀測(cè)量NPN晶體管輸入和輸出特性曲線的原理圖。 基極階梯 信號(hào)發(fā)生器 放大器 t Ib X放大器 集電極掃描電壓發(fā)生器 t Vce Y放大器 b e c 圖3.5 圖示儀測(cè)量三極管輸出特性框圖 RS 當(dāng)集電極與發(fā)射極之間的電壓為某一常數(shù)時(shí)，輸入回路中加掃描電壓，測(cè)出和的關(guān)系曲線，就是輸入特性

22、曲線。 為集電極電流的取樣電阻，其兩端電壓與成正比。經(jīng)Y軸放大器放大后，使示波管熒光屏上的光點(diǎn)在垂直方向上產(chǎn)生與成正比的位移。50Hz的市電經(jīng)全波整流后得到100Hz正弦半波電壓，作為被測(cè)管的集電極掃描電壓。經(jīng)X軸放大器加在示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，使熒光屏上的光點(diǎn)在水平方向上產(chǎn)生與之成正比的位移。該特性曲線是以為參變量的與之間的關(guān)系曲線。一般從零開始，作等間隔遞增，對(duì)應(yīng)于的每一級(jí)階梯作出~一條曲線，整個(gè)就得到一簇輸出特性曲線。 第4章習(xí)題 4．1 電流的直接測(cè)量與間接測(cè)量原理有何區(qū)別？?jī)煞N測(cè)量方法的測(cè)量準(zhǔn)確度各取決于什么因數(shù)？ 答：電流的直接測(cè)量就是把電流表串入電路，從電流

23、表直接測(cè)出電流值。間接測(cè)量法就是先測(cè)量負(fù)載兩端電壓，然后換算出電流值。直接測(cè)量法的測(cè)量準(zhǔn)確度主要取決于串入的電流表的精度和內(nèi)阻，內(nèi)阻越小越好；間接測(cè)量法則與電壓表精度和內(nèi)阻有關(guān)，內(nèi)阻越大越好。 4．2 測(cè)量大電流的電流表，一般都是在基本量程上擴(kuò)大，為什么不直接制造大電流的電流表？ 答：在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量電流通常使用磁電式電流表、電磁式電流表、模擬式萬用表和數(shù)字多用表直接測(cè)量電流，而大多數(shù)用磁電式電流表。從磁電式儀表的工作原理可以看出，不增加測(cè)量線路，磁電式是可以直接測(cè)量直流電流的，但由于被測(cè)電流要通過游絲和可動(dòng)線圈，被測(cè)電路的最大值只能限制在幾十微安到幾十毫安之間，要測(cè)量大電流，就需

24、要另外加接分流器，即在基本量程上擴(kuò)大。如果直接制造大電流的電流表，由于電流表的阻抗不能做到太小，而電流表的線圈很細(xì)，因此當(dāng)大電流流過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，很可能會(huì)燒壞表，因此不直接制造大電流的電流表。 4．3 電流表的基本量程和擴(kuò)大量程，哪一個(gè)量程的測(cè)量準(zhǔn)確度高？為什么？ 答：電流表的基本量程是指不增加測(cè)量線路直接測(cè)量電流的量程。如磁電式儀表可以直接測(cè)量直流，但由于被測(cè)電流要通過游絲和可動(dòng)線圈，被測(cè)電流的最大值只能限制在幾十μA到幾十mA之間，要測(cè)量大電流，就需要另外加接分流器。因此擴(kuò)大量程是通過并聯(lián)不同的分流電阻實(shí)現(xiàn)，這種電流表的內(nèi)阻隨量程的大小而不同，量程越大，測(cè)量機(jī)構(gòu)流過的電流

25、越大，分流電阻越小，電流表對(duì)外顯示的總內(nèi)阻也越小，而電流表測(cè)量電流是串聯(lián)在電路中的，內(nèi)阻越小對(duì)電路的影響越小，因而測(cè)量準(zhǔn)確越高。 4．4 有兩只量程相同的電流表，但內(nèi)阻不一樣，問哪只電流表的性能好？為什么？ 答：電流表測(cè)量電流是將表串聯(lián)在電路中的，內(nèi)阻越小對(duì)電路的影響越小，因而測(cè)量準(zhǔn)確越高。 4．5 高頻電流表的量程擴(kuò)大可采用什么方法？ 答：高頻電流表一般在測(cè)量強(qiáng)電流時(shí)采用分流器或變流器來減小流過熱電式電流表的電流，從而擴(kuò)大量程。 ①分流法。從原理講可分為電阻、電容、電感三種分流法。電阻分流法的功耗大，故不在高頻電流表中使用；電感分流法功耗雖小，但易受外界多變磁場(chǎng)的影響，

26、使用的場(chǎng)合較?。浑娙莘至鞣ㄓ玫妮^多。電容分流法的方法是將熱電式電流表的輸入端并聯(lián)一只電容，將高頻電流分流掉一部分，達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。利用電阻、電感分流器的電流表，其壓降較大。這個(gè)壓降還與被測(cè)電流的頻率有關(guān)，因此對(duì)被測(cè)電路有一定的影響。 ②變流法是利用變流器的變壓比來實(shí)現(xiàn)電流分流。 4．6 熱電式電流表是如何測(cè)量電流的？ 答：熱電式電流表的基本原理利用熱電偶組成閉合回路，將熱電偶的工作端與流過電流的金屬導(dǎo)線焊接在一起，當(dāng)金屬導(dǎo)線中流過電流時(shí)，熱電偶工作端溫度發(fā)生變化，而熱電偶是由二個(gè)不同金屬元素構(gòu)成，在熱電偶的另兩端有電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)，其大小正比于兩焊接點(diǎn)的溫度差，且與組成熱電偶的材料有

27、關(guān)，這樣就反映出被測(cè)高頻電流的量值。 4．7 電流的測(cè)量方案有哪些？ 答：電流測(cè)量的方法可分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直流電流的測(cè)量可采用磁電式電流表、數(shù)字電壓萬用表等儀表，通過直接測(cè)量法和間接測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量；交流電流的測(cè)量可采用電磁式電流表、熱電式電流表和數(shù)字電壓萬用表等儀表，通過直接測(cè)量法和間接測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量。 第5章習(xí)題 5．1 簡(jiǎn)述電壓測(cè)量的意義。 答：電壓、電流和功率是表征電信號(hào)能量大小的三個(gè)基本參數(shù)，其中又以電壓最為常用。通過電壓測(cè)量，利用基本公式可以導(dǎo)出其它的參數(shù)；此外，電路中電流的狀態(tài)，如飽和、截止、諧振等均可用電壓形式來描述；許多電參數(shù)，如頻率特性、

28、增益、調(diào)制度、失真度等也可視為電壓的派生量；許多電子測(cè)量?jī)x器，如信號(hào)發(fā)生器、阻抗電橋、失真度儀等都用電壓量作指示。因此，電壓測(cè)量是其他許多電參數(shù)量，也包括非電參數(shù)量測(cè)量的基礎(chǔ)，是相當(dāng)重要和相當(dāng)普及的一種參數(shù)測(cè)量。 5．2用正弦有效值刻度的均值電壓表測(cè)量正弦波、方波和三角波，讀數(shù)都為1V，三種信號(hào)波形的有效值為多少？ 解：先把=1V換算成正弦波的平均值。 按“平均值相等則讀數(shù)相等”的原則，方波和三角波電壓的平均值也為0.9V，然后再通過電壓的波形因數(shù)計(jì)算有效值。 5．3 在示波器上分別觀察到峰值相等的正弦波、方波和

29、三角波，，分別用都是正弦有效值刻度的、三種不同的檢波方式的電壓表測(cè)量，試求讀數(shù)分別為多少？ 解：（1）用峰值檢波方式電壓表測(cè)量，讀數(shù)都是5V，與波形無關(guān)。 （2）用有效值檢波正弦有效值刻度的電壓表測(cè)量 ①正弦波 ②方波 ③三角波 （3）用均值檢波正弦有效值刻度的電壓表測(cè)量 ①正弦波 ②方波 波形因數(shù)和波峰因數(shù)均為1，所以其平均值為5V，相應(yīng)此平均值的正弦有效值即為讀數(shù)值。 ③三角波 相應(yīng)此平均值的正弦波的有效值即為讀數(shù)值。 5．4 欲測(cè)量失真的正弦波，若手頭無有效值電壓表，只有峰值電壓表和均值電壓表可選用，問選哪種表更合適些？為什么？

30、 答：利用峰值電壓表測(cè)失真的正弦波時(shí)可能產(chǎn)生非常大的誤差。因?yàn)榉逯禉z波器對(duì)波形響應(yīng)十分敏感，讀數(shù)刻度不均勻，它是在小信號(hào)時(shí)進(jìn)行檢波的，波形誤差可達(dá)30％左右。若用均值電壓表測(cè)量波形誤差相對(duì)不大，它是對(duì)大信號(hào)進(jìn)行檢波，讀數(shù)刻度均勻。所以，選用均值電壓表更合適。 5．5 逐次逼近比較式DVM和雙積分式DVM各有哪些特點(diǎn)？各適用于哪些場(chǎng)合？ 答：逐次逼近比較式DVM的特點(diǎn)： （1）測(cè)量速度快（2）測(cè)量精度取決于標(biāo)準(zhǔn)電阻和基準(zhǔn)電壓源的精度以及D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)（3）由于測(cè)量值對(duì)應(yīng)于瞬時(shí)值，而不是平均值，抗干擾能力較差。逐次逼近比較式DVM多用于多點(diǎn)快速檢測(cè)系統(tǒng)中 雙積分式DVM的特點(diǎn)：

31、 （1）它通過兩次積分將電壓轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間間隔，抵消了電路參數(shù)的影響。（2）積分器時(shí)間可選為工頻的整數(shù)倍，抑制了工頻干擾，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。（3）積分過程是個(gè)緩慢的過程，降低了測(cè)量速度，特別是為了常選積分周期，因而測(cè)量速度低。雙積分式DVM適用于靈敏度要求高,測(cè)量速度要求不高, 有干擾的場(chǎng)合 5．6 模擬電壓表和數(shù)字電壓表的分辨率各自與什么因數(shù)有關(guān)？ 答：模擬電壓表的分辨率是指能夠響應(yīng)的信號(hào)的最小值，一般用輸入信號(hào)的最小幅度表示。 數(shù)字電壓表的分辨率是指DVM能夠顯示的被測(cè)電壓的最小變化值，即顯示器末位跳動(dòng)一個(gè)數(shù)字所需的電壓值。它們的分辨率主要由工作原理、測(cè)試方法、電

32、路參數(shù)等決定，數(shù)字電壓表的分辨率受A/D轉(zhuǎn)換器的影響。 5．7 繪圖說明DVM的電路構(gòu)成和工作原理 答：數(shù)字電壓表（DVM）的組成如圖5.1所示。 圖5.1數(shù)字電壓表的組成框圖 模擬部分 被測(cè)信號(hào) A/變換器 邏輯控制 電路 計(jì)數(shù)器 輸入電路 顯示器 時(shí)鐘信號(hào) 發(fā)生電路 數(shù)字部分 整個(gè)框圖包括兩大部分，模擬部分包括輸入電路（如阻抗變換電路、放大和擴(kuò)展量程電路）和A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心，完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。電壓表的技術(shù)指標(biāo)如準(zhǔn)確度、分辨率等主要取決于這部分的工作

33、性能。數(shù)字部分主要完成邏輯控制、譯碼和顯示功能。 5．8 說明DVM與DMM有何區(qū)別？ 答：數(shù)字電壓表（DVM）實(shí)際上是數(shù)字多用表（DMM）的一個(gè)組成部分， 圖5.2數(shù)字多用表的框圖 VDC K I-DC變換器 Ω-DC變換器 數(shù)字電壓表 AC-DC變換器 VAC I Ω 現(xiàn)代的數(shù)字表已由過去單一功能的直流數(shù)字電壓表發(fā)展到能測(cè)量交直流電壓、交直流電流和電阻等10多種功能的數(shù)字多用表。在DMM中，交流電壓、電流和電阻測(cè)量都是先將它們變換成直流電壓，然后用DVM進(jìn)行電壓測(cè)量。數(shù)字多用表的圖5.2所示。 5

34、．9 數(shù)字電壓表的技術(shù)指標(biāo)主要有哪些？它們是如何定義的？ 答：數(shù)字電壓表的技術(shù)指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)。 1．測(cè)量范圍 測(cè)量范圍包括顯示的位數(shù)、量程的范圍和是否具有超量程能力等。 （1）顯示位數(shù) 顯示位數(shù)是表示DVM精密程度的一個(gè)基本參數(shù)。所謂位數(shù)是指能顯示0~9共十個(gè)完整數(shù)碼的顯示器的位數(shù)。 （2）量程的范圍 DVM的量程范圍包括基本量程和擴(kuò)展量程?；玖砍淌菧y(cè)量誤差最小的量程，它不經(jīng)過衰減和放大器；擴(kuò)展量程是采用輸入衰減器和放大器來完成的，它的測(cè)量精度比基本量程的測(cè)量精度降低。 （3）超量程能力 超量程能力是DVM的一個(gè)重要的性能

35、指標(biāo)。1/2位和基本量程結(jié)合起來，可說明DVM是否具有超量程能力 2．分辨率 分辨率是指DVM能夠顯示的被測(cè)電壓的最小變化值，即顯示器末位跳動(dòng)一個(gè)數(shù)字所需的電壓值。 3．測(cè)量速率 測(cè)量速率是指每秒鐘對(duì)被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)，或一次測(cè)量全過程所需的時(shí)間。 4．輸入特性 輸入特性包括輸入阻抗和零電流兩個(gè)指標(biāo)。 直流測(cè)量時(shí)，DVM輸入阻抗用表示。量程不同，也有差別，一般在10MΩ~1000 MΩ之間。 交流測(cè)量時(shí)，DVM輸入阻抗用和輸入電容的并聯(lián)值表示，一般在幾十至幾百皮法之間。 5．抗干擾能力 DVM的干擾分為共模干擾和串模干擾兩種。儀器中采用共模抑制比和串模抑制比來表示D

36、VM的抗干擾能力。一般共模干擾抑制比為（80~150）dB；串模抑制比為（50~90）dB。 6．固有誤差和工作誤差 DVM的固有測(cè)量誤差主要是讀數(shù)誤差和滿度誤差，通常用測(cè)量的絕對(duì)誤差表示。 (5-15) 工作誤差指在額定條件下的誤差，通常也以絕對(duì)值形式給出。 5．10 直流電壓的測(cè)量方案有哪些？ 答：直流電壓的測(cè)量一般可采用直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩種。可用數(shù)字式萬用表、模擬式萬用表、電子電壓表、示波器等設(shè)備運(yùn)用零示法、微安法等測(cè)量直流電壓。 5．11 交流電壓的測(cè)量方案有哪些？ 答：交流電壓的測(cè)量一般可分為兩大類，一

37、類是具有一定內(nèi)阻的交流信號(hào)源，另一類是電路中任意一點(diǎn)對(duì)地的交流電壓。交流電壓的常用測(cè)量方法有電壓表法和示波器法。 5．12 甲、乙兩臺(tái)DVM，甲的顯示器顯示的最大值為9999，乙為19999，問： （1）它們各是幾位的DVM，是否有超量程能力？ （2）若乙的最小量程為200mV，其分辨率為多少？ （3）若乙的固有誤差為，分別用2V和20V檔測(cè)量電壓時(shí)，絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差各為多少？ 答：（1）超量程能力是DVM的一個(gè)重要的性能指標(biāo)。1/2位和基本量程結(jié)合起來，可說明DVM是否具有超量程能力。甲是4位DVM，無超量程能力；乙為4位半DVM，可能具有超量程能力。 （2）乙的分辨率指

38、其末位跳動(dòng)1所需的輸入電壓，所以其分辨率為0.1mV。 （3）用2V擋測(cè)量 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 用20V擋測(cè)量 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 第6章習(xí)題 6．1 目前常用的測(cè)頻方法有哪些，各有何特點(diǎn)？ 答：目前常用的頻率測(cè)量方法按工作原理可分為直接法和比對(duì)法兩大類。 （1）直接法 是指直接利用電路的某種頻率響應(yīng)特性來測(cè)量頻率的方法。電橋法和諧振法是這類測(cè)量方法的典型代表。直接法常常通過數(shù)學(xué)模型先求出頻率表達(dá)式，然后利用頻率與其它已知參數(shù)的關(guān)系測(cè)量頻率。如諧振法測(cè)頻，就是將被測(cè)信號(hào)加到諧振電路上

39、，然后根椐電路對(duì)信號(hào)發(fā)生諧振時(shí)頻率與電路的參數(shù)關(guān)系，由電路參數(shù)L、C的值確定被測(cè)頻率。 （2）比對(duì)法 是利用標(biāo)準(zhǔn)頻率與被測(cè)頻率進(jìn)行比較來測(cè)量頻率。其測(cè)量準(zhǔn)確度主要取決于標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度。拍頻法、外差法及計(jì)數(shù)器測(cè)頻法是這類測(cè)量方法的典型代表。尤其利用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率和時(shí)間，具有測(cè)量精度高、速度快、操作簡(jiǎn)單、可直接顯示數(shù)字、便于與計(jì)算機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是目前最好的測(cè)頻方法。 6．2 通用電子計(jì)數(shù)器主要由哪幾部分組成？畫出其組成框圖。 答：電子計(jì)數(shù)器一般由輸入通道、計(jì)數(shù)器、邏輯控制、顯示器及驅(qū)動(dòng)等電路構(gòu)成。 放大 整形 主門 門控信號(hào)

40、 被測(cè)信號(hào) 晶體振蕩 分頻電路 計(jì)數(shù) 譯碼 顯示 邏輯 控制 Tx 圖6.1電子計(jì)數(shù)器組成框圖 6．3 測(cè)頻誤差主要由哪兩部分組成？什么叫量化誤差？使用電子計(jì)數(shù)器時(shí)，怎樣減小量化誤差？ 答：電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻是采用間接測(cè)量方式進(jìn)行的，即在某個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔內(nèi)，測(cè)出被測(cè)信號(hào)重復(fù)的次數(shù)N，然后由公式計(jì)算出頻率。其誤差主要由兩部分組成。一是計(jì)數(shù)的相對(duì)誤差，也叫量化誤差；二是閘門開啟時(shí)間的相對(duì)誤差。按最壞結(jié)果考慮，頻率測(cè)量的公式誤差應(yīng)是兩種誤差之和。 量化誤差是利用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率，測(cè)量實(shí)質(zhì)是已知的時(shí)間內(nèi)累

41、計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，是一個(gè)量化過程，這種計(jì)數(shù)只能對(duì)整個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，它不能測(cè)出半個(gè)脈沖，即量化的最小單位是數(shù)碼的一個(gè)字。量化誤差的極限范圍是１個(gè)字，無論計(jì)數(shù)值是多少，量化誤差的最大值都是一個(gè)字，也就是說量化誤差的絕對(duì)誤差。因此，有時(shí)又把這種誤差稱為“1個(gè)字誤差”，簡(jiǎn)稱“誤差?！边@種測(cè)量誤差是儀器所固有的，是量化過程帶來的。當(dāng)被測(cè)量信號(hào)頻率一定時(shí)，主門開啟的時(shí)間越長(zhǎng)，量化的相對(duì)誤差越小，當(dāng)主門開啟時(shí)間一定時(shí),提高被測(cè)量信號(hào)的頻率，也可減小量化誤差的影響。 6．4 測(cè)量周期誤差由哪幾部分組成？什么叫觸發(fā)誤差？測(cè)量周期時(shí)，如何減小觸發(fā)誤差的影響？ 答：電子計(jì)數(shù)器測(cè)量周期也是采用間接測(cè)量方式進(jìn)行的，

42、與測(cè)頻誤差的分析類似，測(cè)周誤差也由兩項(xiàng)組成，一是量化誤差，二是時(shí)標(biāo)信號(hào)相對(duì)誤差。測(cè)周時(shí)輸入信號(hào)受到噪聲干擾，也會(huì)產(chǎn)生噪聲干擾誤差，這是一種隨機(jī)誤差，也稱為觸發(fā)誤差。觸發(fā)誤差是指在測(cè)量周期時(shí)，由于輸入信號(hào)中的干擾噪聲影響，使輸入信號(hào)經(jīng)觸發(fā)器整形后，所形成的門控脈沖時(shí)間間隔與信號(hào)的周期產(chǎn)生了差異而產(chǎn)生的誤差，觸發(fā)誤差與被測(cè)信號(hào)的信噪比有關(guān)，信噪比越高，觸發(fā)誤差就越小，測(cè)量越準(zhǔn)確。 6．5 使用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率時(shí)，如何選擇閘門時(shí)間？ 答：電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率時(shí)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率一定時(shí)，主門開啟時(shí)間越長(zhǎng)，量化的相對(duì)誤差就越小。所以在不使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出的前提，擴(kuò)大主門的開啟時(shí)間Ts，可以減少量化

43、誤差的影響。但主門時(shí)間越長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間就越長(zhǎng)，所以兩者應(yīng)該兼顧。 6．6 使用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量周期時(shí)，如何選擇周期倍乘？ 答：電子計(jì)數(shù)器測(cè)量周期時(shí)，“周期倍乘”后再進(jìn)行周期測(cè)量，其測(cè)量精確度大為提高。需要注意的是所乘倍數(shù)k要受到儀器顯示位數(shù)等的限制?！? 6．7 欲用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量=200HZ的信號(hào)頻率，采用測(cè)頻（閘門時(shí)間為1s）和測(cè)周（時(shí)標(biāo)為0.1μs）兩種方案，試比較這兩種方法由1誤差所引起的測(cè)量誤差。 答：①測(cè)頻時(shí)，量化誤差為 ②測(cè)周時(shí)，量化誤差為 從計(jì)算結(jié)果可以看出，采用測(cè)周方法的誤差小些。

44、 6．8 使用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量相位差、脈沖寬度時(shí)，如何選擇觸發(fā)極性？ 答：電子計(jì)數(shù)器測(cè)量相位差、脈沖寬度時(shí)時(shí)通常是測(cè)量?jī)蓚€(gè)正弦波上兩個(gè)相應(yīng)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，觸發(fā)極性可以取“+”，也可以取“-”，根據(jù)測(cè)量方便進(jìn)行選擇。為了減小測(cè)量誤差，可利用兩個(gè)通道的觸發(fā)源選擇開關(guān)，第一次設(shè)置為“+”，信號(hào)由負(fù)到正通過零點(diǎn)，測(cè)得T1；第二次設(shè)置為“-”，信號(hào)由正到負(fù)通過零點(diǎn)，測(cè)得T2；兩次測(cè)量結(jié)果取平均值。 6．9 欲測(cè)量一個(gè)=1MHZ的石英振蕩器，要求測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于110-6，在下列幾種方案中，哪種是正確的，為什么？ （1） 選用E312型通用計(jì)數(shù)器（≤110-6），閘門時(shí)間置于1s。 （2

45、） 選用E323型通用計(jì)數(shù)器（≤110-7），閘門時(shí)間置于1s。 （3） 通用計(jì)數(shù)器型號(hào)同上，閘門時(shí)間置于10s。 答：要看哪個(gè)方案正確，就是要比較哪種方案的測(cè)量準(zhǔn)確度符合要求。 （1）選用E312型通用計(jì)數(shù)器（≤110-6），閘門時(shí)間置于1s。 （2）選用E323型通用計(jì)數(shù)器（≤110-7），閘門時(shí)間置于1s。 （3）通用計(jì)數(shù)器型號(hào)同上，閘門時(shí)間置于10s。 從計(jì)算結(jié)果可以看出第3種方法是正確的，它符合測(cè)量準(zhǔn)確度的要求。 6．10 利用頻率倍增方法，可提高測(cè)量準(zhǔn)確度，設(shè)被測(cè)頻率源的標(biāo)稱頻率為=1MHZ，閘門時(shí)間置于1s，欲把1誤差產(chǎn)生的測(cè)頻誤差減少到

46、110-11，試問倍增系數(shù)應(yīng)為多少？ 答：倍增前量化誤差為 倍增系數(shù)為 6．11 利用下述哪種測(cè)量方案的測(cè)量誤差最??？ （1） 測(cè)頻，閘門時(shí)間1s。 （2） 測(cè)周，時(shí)標(biāo)100μs。 （3） 周期倍乘，N=1000。 答：對(duì)于一確定頻率f，可以根據(jù)中界頻率進(jìn)行判斷。 中界頻率 若題目中給定的被測(cè)頻率低于中界頻率，則采用測(cè)周法比測(cè)頻法誤差小，若先經(jīng)過“周期倍乘”，再進(jìn)行周期測(cè)量則誤差最小。 第7章習(xí)題 7．1 低頻信號(hào)源中的主振器常用哪些電路？為什么不用LC正弦振蕩器直接產(chǎn)生低頻正弦振蕩？ 答：低頻信

47、號(hào)源中的主振器一般由RC振蕩電路或差頻式振蕩電路組成。相對(duì)來說采用RC振蕩電路或差頻式振蕩電路比LC振蕩電路簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便。 7．2 畫出文氏橋RC振蕩器的基本構(gòu)成框圖，敘述正反饋橋臂的起振條件和負(fù)反饋橋臂的穩(wěn)幅原理。 答： 圖7.1文氏電橋振蕩器的原理框圖 fo R2 C2 R4 + - A C1 R1 R3 圖7.1為文氏電橋振蕩器的原理框圖。R1、C1、R2、C2組成RC選頻網(wǎng)絡(luò)，可改變振蕩器的頻率；R3、R4組成負(fù)反饋臂，可自動(dòng)穩(wěn)幅。 在時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)RC選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\(yùn)算放大器。同

48、相端的電壓與運(yùn)算放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)形成的電壓同相，即有和。這樣，放大器和RC選頻網(wǎng)絡(luò)組成的電路剛好組成正反饋系統(tǒng)，滿足振蕩的相位條件，因而有可能振蕩。此時(shí)，反饋系數(shù)F=1/3，因此只要后接的二級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為A，那么就滿足了振蕩器起振的幅值條件AVF≥1，可以維持頻率時(shí)的等幅正弦振蕩。 實(shí)際電路中，其中R3是具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。在振蕩器的起振階段，由于溫度低，R3的阻值較大，負(fù)反饋系數(shù)小，使負(fù)反潰放大器的電壓增益大于3，的信號(hào)產(chǎn)生增幅振蕩。隨著該信號(hào)的增大，流過R3的電流增大，從而使R3的溫度升高，阻值下降，反饋深度加深，負(fù)反饋放大器的電壓放大倍數(shù)減小，只要R3、R4選擇恰當(dāng)，最

49、后將達(dá)到穩(wěn)定的等幅正弦振蕩。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)定的等幅振蕩之后，如果由于某種原因引起輸出 電壓增大時(shí)，由于直接接在R3、R4的串聯(lián)電路中，從而使流過R3的電流增大，R3減小也會(huì)使負(fù)反饋放大器的放大倍數(shù)下降，令輸出電壓減小，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 7．3 高頻信號(hào)發(fā)生器主要由哪些電路組成？各部分的作用是什么？ 答：高頻信號(hào)發(fā)生器組成的基本框圖如圖7.2所示。主要包括主振級(jí)、緩沖級(jí)、調(diào)制級(jí)、輸出級(jí)、監(jiān)測(cè)電路和電源等電路。 主振級(jí)產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)緩沖級(jí)緩沖后，被送到調(diào)制級(jí)進(jìn)行幅度調(diào)制和放大，調(diào)制后的信號(hào)再送給輸出級(jí)輸出，以保證具有一定的輸出電平調(diào)節(jié)范圍。監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)的載波

50、電平和調(diào)制系統(tǒng)數(shù)，電源用于提供各部分所需的直流電壓。 圖7.2高頻信號(hào)發(fā)生器框圖 圖7.15 放大器幅頻特性測(cè)試連線圖 AMMM 電源 緩沖級(jí) 振蕩器 輸出 輸出級(jí) 調(diào)制度計(jì) 電壓表 調(diào)制級(jí) 可變 電抗器 內(nèi)調(diào)制 振蕩器 外調(diào)制輸入 K 外 內(nèi) FM 7．4 高頻信號(hào)發(fā)生器中的主振級(jí)有什么特點(diǎn)？為什么它總是采用LC振蕩器？ 答：主振級(jí)用于產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)，它決定高頻信號(hào)發(fā)生器的主要工作特性。按產(chǎn)生主振信號(hào)的方法不同，高頻信號(hào)發(fā)生器可分

51、為調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器、鎖相信號(hào)發(fā)生器和合成信號(hào)發(fā)生器三大類。由調(diào)諧振蕩器構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生器稱為調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器。常用的調(diào)諧振蕩器就是晶體管LC振蕩電路，LC振蕩電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)正反饋調(diào)諧放大器，主要包括放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分。這種電路易于在高頻段起振和調(diào)節(jié)。 7．5 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案由幾種？簡(jiǎn)述函數(shù)信號(hào)發(fā)生器由三角波轉(zhuǎn)變?yōu)檎也ǖ亩O管網(wǎng)絡(luò)的工作原理。 答：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器實(shí)際上是一種多波形信號(hào)源，可以輸出正弦波、方波、三角波、斜波、半波正弦波及指數(shù)波等。構(gòu)成函數(shù)發(fā)生器的方案很多，通常有三種，即方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器的構(gòu)成方案、三角波-方波-正弦波函數(shù)發(fā)生器的構(gòu)成方案、正弦波

52、-方波-三角波函數(shù)發(fā)生器的構(gòu)成方案。 直流偏置電壓 R -E +E R4a R4b R5b R5a R4 R3a R3b R2b R1b R2a R1a D1a D1b D2a D2b D3a D4a D3b D4b 圖7.3 正弦波形成電路原理圖 圖7.3為中用二極管和電阻構(gòu)成電路，實(shí)現(xiàn)了三角波到正弦波轉(zhuǎn)換。 在三角波的正半周，當(dāng)Vi的瞬時(shí)值很小時(shí)，所有的二極管都被偏置電壓+E和-E截止，輸入的三角波經(jīng)過電阻R直接輸出到輸出端，VO=Vi，輸出VO與輸入波形Vi一樣。 當(dāng)三角波的瞬時(shí)電壓Vi上升

53、到V1時(shí)，二極管D1a導(dǎo)通，電阻R、R1、R1a組成第一級(jí)分壓器，輸入三角波通過該分壓器分壓后傳送到輸出端，輸出電壓比輸入電壓降低。 t V0 0 V4 V3 V2 V1 圖7.4 正弦波形成電路波形圖 隨著輸入三角波的不斷增大，二極管D3a、D4a 依次導(dǎo)通，使得分壓器的分壓比逐漸減小，輸出電壓 衰減幅度更大，使三角波趨近于正弦波。 同理，當(dāng)三角波自正峰值逐漸減小時(shí)，二極管 D4a、D3a、D2a、D1a依次截止，分壓器的分壓比又 逐漸增大，輸出電壓衰減幅度依次變小，三角波也 趨近于正弦波，如此循環(huán)，三角波變換成正弦波， 如圖7.4所示。圖中，該波形變換網(wǎng)絡(luò)實(shí)

54、際上是 采用4級(jí)網(wǎng)絡(luò)、16條線段將三角波轉(zhuǎn)變?yōu)檎也ǎ? 是對(duì)正弦波的逼近。如果網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)越多，逼近的 程度就越好。 7．6 什么是頻率合成器，說明頻率合成的各種方法及優(yōu)缺點(diǎn)。 答：所謂頻率合成，是對(duì)一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率進(jìn)行頻率的加、減（混頻）、乘（倍頻）、除（分頻）四則運(yùn)算，從而得到所需的頻率。這一系列頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度取決于基準(zhǔn)頻率， 頻率合成的方法很多，但基本上分為兩類，一類是直接合成法，一類是間接合成法。 在直接合成法中，由于基準(zhǔn)頻率和輔助參考頻率始終是存在的，轉(zhuǎn)換輸出頻率所需時(shí)間主要取決于混頻器、濾波器、倍頻器、分頻器等電路的

55、穩(wěn)定時(shí)間和傳輸時(shí)間，這些時(shí)間一般較小，因此直接合成法可以得到較快的頻率轉(zhuǎn)換速度，從而廣泛應(yīng)用于跳頻通信、電子對(duì)抗、自動(dòng)控制和測(cè)試等領(lǐng)域。其缺點(diǎn)是需用大量的混頻器、濾波器，體積大，價(jià)格高，也不易集成化。 間接合成法通過鎖相環(huán)來完成頻率的加、減、乘、除，即對(duì)頻率的運(yùn)算是通過鎖相環(huán)來間接完成的。由于鎖相環(huán)具有濾波作用，因此可以省掉直接合成法中所需的濾波器，它的通頻帶可以作得很窄，其中心頻率便于調(diào)節(jié)，而且可以自動(dòng)跟蹤輸入頻率，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、便于集成，在頻率合成中獲得廣泛應(yīng)用。但間接合成法受鎖相環(huán)鎖定過程的限制，轉(zhuǎn)換速度較慢，一般為毫秒級(jí)。 7．7 基本鎖相環(huán)由哪些部分組成，其作用是

56、什么？ 答：如圖7.5所示，基本鎖相環(huán)是由基準(zhǔn)頻率源、鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）組成的一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。 圖7.5 基本鎖相環(huán)框圖 圖7.15 放大器幅頻特性測(cè)試連線圖 鑒相器 f0 Vd 壓控振蕩器 低通濾波器 f0 fr Vi Vo 基準(zhǔn)頻率源 鑒相器是相位比較裝置，它將兩個(gè)輸入信號(hào)Vi和VO之間的相位進(jìn)行比較, 取出這兩個(gè)信號(hào)的相位差，以電壓Vd的形式輸出給低通濾波器（LPF）。當(dāng)環(huán)路鎖定后，鑒相器的輸出電壓是一個(gè)直流量。 環(huán)路低通濾波器用于濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲，以保證環(huán)路所要求的

57、性能，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 壓控振蕩器是受電壓控制的振蕩器，它可根據(jù)輸入電壓的大小改變振蕩的頻率。一般都利用變?nèi)荻O管（變?nèi)莨埽┳鳛榛芈冯娙?，這樣，改變變?nèi)莨艿姆聪蚱秒妷?，其結(jié)電容將改變，從而使振蕩頻率隨反向偏壓而變。 7．8 已知用于組成混頻倍頻環(huán)，其輸出頻率，步進(jìn)頻率，環(huán)路形式如下圖所示，求 （1）M取“+”，還是“-”？ （2）N=？ 混頻器 (M) 鑒相器 f0=(73~101.1)MHZ 帶通濾波器 f r1=100kHZ 頻率源1 壓控振蕩器 低通濾波器 頻率源2 fr2=40MHZ △f=100kHZ 分頻器 （N）

58、 解：根據(jù)鎖相原理，我們不難看出 而 （1）若M取“+”， 則 則 （2）若M取“-”， 則 則 7．9 對(duì)測(cè)量信號(hào)源的基本要求是什么？ 答：對(duì)測(cè)試信號(hào)源的基本要求是：能滿足被測(cè)信號(hào)對(duì)頻率、幅度、波形種類、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度失真度等指標(biāo)要求，能進(jìn)行測(cè)試功能選擇。 7．10 如何對(duì)低頻放大器的電壓放大倍數(shù)、功率放大倍數(shù)進(jìn)行測(cè)量？ 答：在低頻電子電路中，對(duì)放大倍數(shù)的測(cè)量，實(shí)質(zhì)上是對(duì)電壓和電流的測(cè)量。測(cè)試電路如圖7.6所示。 毫伏表 被測(cè) 放大器 示波器

59、 信號(hào)源 圖7.6 放大器放大倍數(shù)測(cè)量連線圖 信號(hào)源輸出放大器中頻段的某一頻率，加到被測(cè)放大器的輸入端，輸入幅度由毫伏表監(jiān)測(cè)，被測(cè)放大器的輸出同時(shí)用毫伏表和示波器測(cè)試，保證在輸出基本不失真、無振蕩、無嚴(yán)重干擾的情況下進(jìn)行定量測(cè)試。用毫伏表分別測(cè)出被測(cè)放大器輸入、輸出信號(hào)電壓的有效值，即可求出放大器的電壓放大倍數(shù)。 放大電路功率放大倍數(shù)測(cè)量的連線圖與電壓放大倍數(shù)測(cè)量的連線圖一樣。 根據(jù)功率放大倍數(shù)的計(jì)算公式，，式中是負(fù)載電阻上測(cè)得的輸出功率，其值為；是輸入功率，其值為，其中是輸入的信號(hào)電壓，是被測(cè)放大器的輸入電阻。因此，只要

60、測(cè)得，并已知時(shí)、、，便可計(jì)算出功率放大倍數(shù)。 ()/() 7．11 如何對(duì)放大器的幅頻特性進(jìn)行測(cè)量？ 答：在低頻電子電路中，函數(shù)發(fā)生器可用于測(cè)量低頻放大器的幅頻特性。測(cè)試過程如下。 （1）按圖7.7所示連線。 （2）調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，使其輸出頻率1kHz，幅度為10mV的正弦信號(hào)，并將其送到被測(cè)放大器輸入端。 圖7.7 放大器幅頻特性測(cè)試連線圖 毫伏表 被測(cè) 放大器 示波器 函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器 （3）在被測(cè)放大器輸出端接上負(fù)載 電阻RL后，再將輸出接到毫伏表或示波 器的Y輸入端，測(cè)出放大器在1kHz時(shí)的 輸出電壓值。 （

61、4）按被測(cè)電路的技術(shù)指標(biāo)，在保 持函數(shù)發(fā)生器輸出幅度不變的情況下，逐 點(diǎn)改變信號(hào)發(fā)生器的頻率，逐點(diǎn)記錄被測(cè) 放大器的輸出電壓值，然后，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)， 畫出被測(cè)放大器的頻率特性曲線。 7．12 掃頻測(cè)量與點(diǎn)頻測(cè)量相比有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：在現(xiàn)代電子測(cè)量中，掃頻信號(hào)發(fā)生器之所以能獲得廣泛應(yīng)用，是因?yàn)閽哳l信號(hào)發(fā)生器與點(diǎn)頻測(cè)量方法相比可以實(shí)現(xiàn)圖示測(cè)量，而且掃頻頻率的變化是連續(xù)的，不會(huì)漏掉被測(cè)特性的細(xì)節(jié)，從而使測(cè)量過程簡(jiǎn)捷快速，并給自動(dòng)或半自動(dòng)測(cè)量創(chuàng)造了條件。與點(diǎn)頻法相比，掃頻法測(cè)頻具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)頻率特性的自動(dòng)或半自動(dòng)測(cè)量，特別是在進(jìn)行電路測(cè)試時(shí)，人們可以一面調(diào)節(jié)電路中的

62、有關(guān)元件，一面觀察熒光屏上頻率特性曲線的變化，從而迅速地將電路性能調(diào)整到預(yù)定的要求。 （2）由于掃頻信號(hào)的頻率是連續(xù)變化的，因此，所得到的被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線也是連續(xù)的，不會(huì)出現(xiàn)由于點(diǎn)頻法中頻率點(diǎn)離散而遺漏掉細(xì)節(jié)的問題。 （3）點(diǎn)頻法是人工逐點(diǎn)改變輸入信號(hào)的頻率，速度慢，得到的是被測(cè)電路穩(wěn)態(tài)情況下的頻率特性曲線。掃頻測(cè)量法是在一定掃描速度下獲得被測(cè)電路的動(dòng)態(tài)頻率特性，而后者更符合被測(cè)電路的應(yīng)用實(shí)際。 7．13 敘述脈沖信號(hào)發(fā)生器的構(gòu)成方案，結(jié)合工作波形分析其原理。 答：脈沖信號(hào)發(fā)生器的組成如圖7.8所示。 主振器輸出負(fù)矩形波，經(jīng)或門加到積分器A1，A1正向積分，當(dāng)達(dá)到比較電平時(shí)，比

63、較器Ⅰ輸出一個(gè)矩形脈沖，該脈沖比主振延遲了的時(shí)間，此脈沖又經(jīng)積分器A2積分，并輸出正向鋸齒波，當(dāng)達(dá)到比較電平時(shí)，比較器Ⅱ動(dòng)作，輸出一個(gè)較主振延遲（）的矩形脈沖。比較器Ⅰ和比較器Ⅱ輸出的矩形脈沖在減法器中相減，得到一個(gè)寬度為的矩形脈沖。改變比較電平可改變延遲時(shí)間，即改變輸出脈沖的前沿；改變比較電平可改變，即改變輸出脈沖的后沿。當(dāng)比較電平不變時(shí)，改變積分器的參數(shù)，同樣也可改變鋸齒波的斜率，亦可改變輸出脈沖的前后沿。波形如圖7.9所示。 圖7.8脈沖信號(hào)源的組成框圖 圖7.15 放大器幅頻特性測(cè)試連線圖 K R2 C2 ＋ － R1 C1 A1 － ＋

64、主 振 器 ≥1 外觸發(fā)輸入 同步放大 同步輸出 A1 － ＋ 極 性 變換 脈沖輸出 比 較 器 Ⅱ 比 較 器 Ⅰ 輸出級(jí) ＋E ＋E 比 較 器 Ⅰ Er1 Er2 圖7.9脈沖信號(hào)源的工作波形圖 圖7.15 放大器幅頻特性測(cè)試連線圖 主振輸出 積分器A1輸出 積分器A2輸出 比較器Ⅰ輸出 比較器Ⅱ輸出 減法器輸出 1 2 一般，主振器一般采用多諧

65、振蕩器或間歇振蕩器，其振蕩頻率一般可通過改變定時(shí)電容C進(jìn)行分檔粗調(diào)，用充放電電阻R進(jìn)行細(xì)調(diào)。外觸發(fā)輸入可代替主振，這時(shí)儀器輸出脈沖的重復(fù)頻率與外觸發(fā)脈沖同相。在或門后輸出同步脈沖，用于保證測(cè)試時(shí)系統(tǒng)的同步。 7．14 如何合理選擇和正確使用測(cè)量用信號(hào)源？ 答：由于測(cè)量信號(hào)源的種類、型號(hào)繁多，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 （1）根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率進(jìn)行選擇?？筛鶕?jù)工作頻段選擇超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)發(fā)生器、高頻信號(hào)發(fā)生器、超高頻信號(hào)發(fā)生器等。 （2） 根據(jù)測(cè)試功能選擇。低頻信號(hào)發(fā)生器主要用于檢修、測(cè)試或調(diào)整各種低頻放大器、揚(yáng)聲器、濾波器等頻率特性；高頻信號(hào)發(fā)生器主要

66、用于測(cè)試各種接收機(jī)的靈敏度、選擇性等參數(shù)，同時(shí)也為調(diào)試高頻電子線路提供射頻信號(hào)；函數(shù)發(fā)生器可提供多種信號(hào)波形，可用于波形響應(yīng)研究；脈沖發(fā)生器可用于測(cè)試器件的振幅特性、過度特性和開關(guān)速度等。 （3）根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形選擇。 （4）根據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求進(jìn)行選擇。如在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波型失真等要求不嚴(yán)格時(shí)，可采用普通信號(hào)發(fā)生器；在對(duì)儀器校準(zhǔn)或測(cè)量準(zhǔn)確度嚴(yán)格要求的場(chǎng)合中，應(yīng)選用準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度較高的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。 第8章習(xí)題 8．1 通用示波器應(yīng)包括哪些單元？各有何功能？ 答： 通用示波器主要包括X偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和示波管三大部分。如圖8.1所示。 Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)將輸入的被測(cè)交流信號(hào)放大；X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供一個(gè)與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波電壓；兩組電壓同時(shí)加到示波管的偏轉(zhuǎn)板上，示波管中的電子束在偏轉(zhuǎn)電壓的作用下運(yùn)動(dòng)，在屏幕上形成與被測(cè)信號(hào)一 致的波形。陰極射線示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，它們都被密封在真空的玻璃殼內(nèi)，電子槍產(chǎn)生的高速電子束打在熒光屏上，偏轉(zhuǎn)板控制電子束的