電子測量與儀器大綱和習(xí)題答案

1、高等職業(yè)教育電子信息貫通制教材（電子信息工程專業(yè)）電子測量和儀器電子教學(xué)資料宋悅孝 主編Publishing House of Electronics Industry北京 BEIJING前 言為了配合電子測量和儀器課程的教學(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)容包括三個部分：第一部分是教學(xué)指南，包括課程性質(zhì)和任務(wù)、課程內(nèi)容和要求、教學(xué)建議、教學(xué)時間分配。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)資料中有錯誤或不妥之處，敬請讀者給予批評指

2、正。編 者2003年12月電子測量和儀器教學(xué)指南一、課程的性質(zhì)和任務(wù)電子測量和儀器是電子和信息技術(shù)類專業(yè)及相近專業(yè)的一門必修技術(shù)課。主要介紹電子測量基本概念、測量基本原理及常用電子測量儀器的基本組成和操作使用。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生具備電子測量技術(shù)和測量儀器方面的基礎(chǔ)知識和基本技能，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)和實踐能力的使用型技術(shù)人才。主要教學(xué)目標(biāo)是學(xué)習(xí)電子測量技術(shù)原理、測量儀器以及測試系統(tǒng)方面的專業(yè)知識和職業(yè)技能；學(xué)習(xí)分析問題、解決問題的基本方法；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、促進全面素質(zhì)的提高。為學(xué)生今后從事電子和信息技術(shù)類等方面的工作

3、打下良好的基礎(chǔ)。（1）基本概念方面：基本概念主要包括測量數(shù)據(jù)處理、電子測量儀器使用和組成，以及測量原理等方面的概念。掌握電子測量和儀器的基本概念是學(xué)習(xí)本門課程的基礎(chǔ)，對于絕大多數(shù)基本概念，尤其對那些在工作實踐中比較常用的概念應(yīng)能夠牢固掌握、靈活使用，并注意個別概念間的區(qū)別。（2）測量技術(shù)方面：測量技術(shù)主要包括電壓測量技術(shù)、波形顯示和測量技術(shù)、頻域測量技術(shù)、元器件測量技術(shù)、頻率/時間測量技術(shù)、數(shù)據(jù)域測量技術(shù)等。測量技術(shù)是進行測量工作的理論指導(dǎo)，也是測量儀器構(gòu)成和使用的理論依據(jù)。對于測量技術(shù)應(yīng)能夠理解掌握，并靈活使用，切忌生搬硬套，并學(xué)會用所學(xué)理論解決實際問題。（3）測量儀器的構(gòu)成和使用方面：測量

4、儀器主要包括電壓測量儀器、波形顯示儀器、頻域測量儀器、元器件測量儀器、頻率/時間測量儀器、數(shù)據(jù)域測量儀器、智能儀器等，所有儀器的構(gòu)成都是以其測量原理為依據(jù)的，只要理解掌握了測量原理，學(xué)習(xí)儀器的構(gòu)成和使用就游刃有余了。（4）測量技能方面：測量技能主要包括測量的組織進行、測量儀器的選用、測量數(shù)據(jù)的處理、測量中現(xiàn)象的分析和問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)。需要通過實驗實習(xí)來提高學(xué)生的測量技能。要求教學(xué)工作中要不失時機地增加學(xué)生動手實踐的機會，并鼓勵學(xué)生多動手、多觀察、多分析、多思考，并養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實、講究科學(xué)的好作風(fēng)。二、預(yù)備知識本書從電子測量和儀器基本概念、基本原理等基本知

5、識入手，比較全面、系統(tǒng)地介紹了電子測量技術(shù)及其在電子測量儀器或測量中的使用，以及測量儀器的基本操作和使用等。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)、脈沖和數(shù)字電路等基礎(chǔ)知識和一定的電子實驗實踐的基本技能。三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點和教學(xué)要求第1章 電子測量和儀器的基本知識（一）教學(xué)內(nèi)容電子測量的內(nèi)容和方法，測量誤差的表示和分類，測量結(jié)果的表示和有效數(shù)字的處理等。 （二）教學(xué)重點測量誤差的表示和使用，測量結(jié)果的表示及測量數(shù)據(jù)的處理。（三）教學(xué)難點測量誤差的表示和使用，測量結(jié)果的表示和有效數(shù)字處理。（四）教學(xué)要求明確電子測量的方法，掌握測量誤差的基本計算，掌握準(zhǔn)確度等級、允許誤差的概念，明確電子

6、測量誤差的種類，了解測量結(jié)果的表示方法和測量數(shù)據(jù)的處理，了解通用電子測量儀器的主要分類。（五）練習(xí)習(xí)題1.2.3.4.5（六）課堂練習(xí)6.7.8第2章 測量用信號發(fā)生器（一）教學(xué)內(nèi)容信號發(fā)生器的分類和功能，主要技術(shù)指標(biāo)，信號發(fā)生器的主要組成原理和操作使用等。（二）教學(xué)重點信號發(fā)生器分類和功能，主要技術(shù)指標(biāo)，基本工作原理和基本操作使用。（三）教學(xué)難點信號發(fā)生器基本工作原理和基本操作使用。（四）教學(xué)要求掌握信號發(fā)生器分類和功能、主要技術(shù)指標(biāo)，了解信號發(fā)生器基本工作原理，熟悉信號發(fā)生器基本操作使用，了解頻率合成原理和正弦波成形電路工作原理。（五）練習(xí)習(xí)題1.2.6.7.8（六）課堂練習(xí)3.4.5.9

7、第3章 電壓測量和電壓表（一）教學(xué)內(nèi)容交流電壓的表征，交流模擬電壓表分類和讀數(shù)修正，數(shù)字電壓表技術(shù)指標(biāo)和A/D變換器。（二）教學(xué)重點交流電壓的表征，交流模擬電壓表分類和讀數(shù)修正。（三）教學(xué)難點A/D變換器工作原理和特點分析。（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變換器工作過程。（五）練習(xí)習(xí)題2.3.4.5.6（六）課堂練習(xí)1.7.8.9.10第4章 波形測試和儀器（一）教學(xué)內(nèi)容波形測試的原理，示波器的組成，示波器多波形顯示，示波器的使用，數(shù)字存儲示波器和取樣示波器

8、。（二）教學(xué)重點波形測試原理，示波器的組成，示波器多波形顯示和示波器的使用。（三）教學(xué)難點波形測試原理和示波器的組成及開關(guān)旋鈕的作用和實現(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)特性和示波器用途，掌握示波器直接測量電壓、周期和雙蹤法測量相位差。理解示波器雙蹤顯示原理，熟悉示波器有關(guān)開關(guān)旋鈕的作用。了解示波器測量電壓、周期、頻率、相位差的其他方法及示波器測量調(diào)幅系數(shù)方法。（五）練習(xí)習(xí)題2.4.7.8.9.1011.12.13.1417.18（六）課堂練習(xí)1.3.5.6.15.16.20第5章 頻域測量和儀器（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)和使用（二

9、）教學(xué)重點掃頻儀、頻譜儀工作原理和技術(shù)指標(biāo)（三）教學(xué)難點掃頻儀、頻譜儀操作使用（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)和操作使用。第6章 電子元器件測量和儀器（一）教學(xué)內(nèi)容集中參數(shù)元件的等效，伏安法、電橋法和諧振法測量原理，晶體管特性圖示儀組成和使用。（二）教學(xué)重點伏安法、電橋法和諧振法測量原理，晶體管特性圖示儀組成和使用。（三）教學(xué)難點阻抗的數(shù)字化測量原理，不平衡電橋測量原理，諧振法測量原理，晶體管特性圖示儀組成原理和使用。（四）教學(xué)要求掌握伏安法、電橋法、諧振法測量原理和用途，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，

10、了解阻抗的數(shù)字化測量原理、不平衡電橋測量原理和晶體管特性圖示儀的使用。第7章 頻率和時間測量及儀器（一）教學(xué)內(nèi)容測量頻率的方法，電子計數(shù)器分類、組成和技術(shù)指標(biāo)，電子計數(shù)器測量頻率、周期、時間、累加計數(shù)等工作原理，電子計數(shù)器測量誤差分析和擴頻技術(shù)，數(shù)字相位計。（二）教學(xué)重點電子計數(shù)器測量頻率、周期、時間、累加計數(shù)等工作原理，電子計數(shù)器測量誤差和分析。（三）教學(xué)難點電子計數(shù)器測量誤差和分析，數(shù)字相位計。（四）教學(xué)要求理解掌握電子計數(shù)器測頻、測周、累加計數(shù)等工作原理，理解掌握測量誤差的來源，了解測量誤差減小措施，了解電子計數(shù)器整機組成、擴頻技術(shù)和數(shù)字相位計工作原理。第8章 數(shù)據(jù)域測量和儀器（一）教學(xué)

11、內(nèi)容數(shù)據(jù)和測量基本概念和特點，數(shù)據(jù)域測量儀器設(shè)備，數(shù)據(jù)域測試技術(shù)，邏輯分析儀的組成、觸發(fā)方式和顯示方式。（二）教學(xué)重點數(shù)據(jù)域測試技術(shù)，邏輯筆組成和使用，邏輯分析儀組成、觸發(fā)方式和顯示方式。（三）教學(xué)難點數(shù)據(jù)測試技術(shù)，邏輯分析儀組成、觸發(fā)方式和顯示方式。（四）教學(xué)要求掌握邏輯筆和邏輯分析儀的組成，明確邏輯分析儀的觸發(fā)方式和顯示方式，了解數(shù)據(jù)域測試技術(shù)和特點點，了解邏輯分析儀的使用。第9章 智能測試儀器和系統(tǒng)（一）教學(xué)內(nèi)容智能測試儀器和系統(tǒng)分類和組成，GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口，智能儀器典型處理功能。（二）教學(xué)重點智能儀器、自動測試系統(tǒng)、個人儀器和虛擬儀器的組成，GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口，智能儀器的典型處理功能。（

12、三）教學(xué)難點智能儀器、自動測試系統(tǒng)、個人儀器和虛擬儀器的區(qū)別，智能儀器的典型處理功能。（四）教學(xué)要求了解智能測試儀器和系統(tǒng)的分類、特點和區(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)時間分配章 節(jié)課程內(nèi)容課時數(shù)第一章電子測量和儀器的基礎(chǔ)知識4課時第二章測量用信號發(fā)生器6課時第三章電壓測量和電壓表8課時第四章波形測試和儀器16課時第五章頻域測量和儀器6課時第六章電子元器件測量和儀器8課時第七章頻率和時間測量及儀器6課時第八章數(shù)據(jù)域測量和儀器6課時第九章智能測試儀器和系統(tǒng)6課時注：以上課時分配僅供參考，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

13、=100V-95V=5VC=-x=-5VA=x+C=100V-10V=90Vx=-C=10V2.解：x=x-A=40mA-38mA=2mA3.解：xm1=m1xm1=1.5%10V=0.15Vxm2=m2xm2=1.0%20V=0.20Vxm1選用第一塊表。4.解：x=x-A=94.5mA-90mA=4.5mAC=-x=-4.5mA被校表的準(zhǔn)確度等級應(yīng)定為5.0級。5.解：Um=0.5%10V=0.5V本次測量報告值為8V，測量記錄值為7.5V。6.解：54.7954.8，86.372486.4，500.028500，21000=2.10001042.10104，0.0.00312，3.175

14、3.18， 43.5243.5， 58350=5.83501045.841047.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，2100，2.100103，0.210010k（二）習(xí)題2答案1.答：按照輸出信號波形的不同，通用信號發(fā)生器分為正弦信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器和隨機信號發(fā)生器四類。正弦信號發(fā)生器為電路或系統(tǒng)檢修提供低頻、高頻等幅正弦信號或振幅調(diào)制波等已調(diào)波；函數(shù)信號發(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；隨機信號發(fā)生器為電路提供模

15、擬噪聲信號，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，而高頻信號發(fā)生器一般只有50或75一種輸出阻抗。使用時，如果阻抗不匹配，會使波形失真變大、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：信號發(fā)生器作為主動測試儀器其構(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實現(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

16、數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的方法有三種：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)信號發(fā)生器的頻率范圍比低頻信號發(fā)生器或高頻信號發(fā)生器的寬，頻率范圍約為幾毫赫至幾十兆赫。（2）函數(shù)信號發(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；而正弦信號發(fā)生器的振蕩器是單一的正弦波振蕩器，是獨立的振蕩器。（三）習(xí)題

17、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，為低頻毫伏表。2.解：UP+=6VUP-=-2VUP-P=8VU=3.5V。3.解：（1）如果用峰值表測量，測量正弦波、三角波和方波時的讀數(shù)值都為（2）如果用均值表測量，測量正弦波時，測量非正弦波時，測量三角波時，測量方波時，（3）如果用有效值電壓表測量，U=U=測量正弦波時，U=U=測量三角波時

18、，U=U=測量方波時，U=U=答：（略）4.解：（1）如果峰值電壓表測量，測量正弦波時：U=U=20V測量三角波時：測量方波時：KF方=KP方=1=U方=（2）如果用均值電壓表測量，測量正弦波時：U=U=20V測量三角波時：測量方波時：KF方=KP方=1=U方=答：（略）5.解：因為DVM位數(shù)為，且量程為10V，所以電壓表末尾1個單位為0.001V。讀數(shù)誤差為：0.025%Ux=0.025%8V=0.002V滿度誤差為：0.01%Um=0.01%10V=0.001V滿度誤差相當(dāng)于：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.

19、005%4V0.002%5V=0.0003Vx=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，位，位（或統(tǒng)稱位）和位。當(dāng)小數(shù)點位置在第一位后時，第1、2位的利用率低，并且分辨力要比小數(shù)點在第1位前的低，所以小數(shù)點應(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變換器的工作過程分為定時準(zhǔn)備、定時取樣和不定時比較三個過程，其中取樣是利用輸入電壓（有效輸入為直流電壓）對積分電容定時充電（正向積分），而比較是利用和輸入電壓極性相反的基準(zhǔn)電壓對積分電容不定時放電（反向積分）。雙積分式A/D變換器是將兩個

20、電壓（輸入電壓和基準(zhǔn)電壓）的比較變換為取樣時間（定時）和比較時間（不定時）的比較，而比較時間的大小和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/D變換器。其依據(jù)的關(guān)系是取樣時，輸入電壓對積分電容凈充上的電荷和比較時基準(zhǔn)電壓對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)點是抗干擾能力強，最大的缺點是變換速度慢。經(jīng)對工作過程的分析發(fā)現(xiàn)如果取樣時間為干擾信號周期的整數(shù)倍，取樣結(jié)束時，干擾信號（如工頻干擾）對積分電容凈充上的電荷為零，這對比較時電容放電時間的大小是不產(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變換器的取樣時間

21、至少要取干擾信號的1個周期，并且為了提高A/D變換器的分辨力也應(yīng)使取樣時間延長，這樣勢必使雙積分式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、精積分兩次進行的積分式A/D變換器。三次積分式A/D變換器的特點是變換速度快、分辨力高、變換誤差小。這是因為同樣分辨力的情況下，三次積分式A/D變換器所需的位數(shù)較少，而且精積分時的基準(zhǔn)電壓較小，而使積分器輸出以很慢的速度越過零點，故可以提高變換精度，減小變換誤差。三次積分式A/D變換器的工作過程分為準(zhǔn)備、取樣、粗積分和精積分四個階段。其中取樣是在固定時間內(nèi)利用輸

22、入電壓對積分電容進行充電，粗積分是利用基準(zhǔn)電壓對積分電容放電，精積分利用較小的基準(zhǔn)電壓對積分電容進行放電。粗積分、精積分的工作時間取決于取樣時對積分電容凈充上電荷的多少，和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，將被測電壓和可變基準(zhǔn)電壓逐次進行比較，當(dāng)基準(zhǔn)電壓不大于被測電壓時，保留“1”作為當(dāng)前A/D位輸出，即“小者留”。否則，舍棄“1”改為“0”作為當(dāng)前A/D位的數(shù)據(jù)，即“大者棄”。上述過程是從高位到低位逐次進行逼近的，直至得出被測量或到A/D變換器末位為止。逐次比較式A/D變換器的優(yōu)

23、點是變換速度快、精度高。這是因為跳步電壓是按照2-nUR遞減設(shè)置的，沒有雙積分式A/D變換器中電壓的積分過程，且只要二進制數(shù)碼位數(shù)足夠多，其精度亦很高。逐次比較式A/D變換器的缺點是抗干擾能力差。這是因為電壓比較器的輸入是被測電壓瞬時值，所以外界任何干擾電壓的串入都可以影響測量結(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信號周期的整數(shù)倍（隱含被測信號是周期性信號）。示波器波形顯示原理是：（1）因為示波管（示波器）具有線性偏轉(zhuǎn)特性，所以當(dāng)Y偏轉(zhuǎn)板上加上被測信號，而X偏轉(zhuǎn)板上加上和時間成正比的鋸齒波時，就可以使每一次掃描出的波形是和實際波形一致的被測

24、信號波形。（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，每一次掃描得到的波形就一致，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)保證同一點熒光物質(zhì)熄滅間隔時間不超過視覺暫留時間時，就能使上述波形不產(chǎn)生閃爍，保證在屏幕上得到一個便于觀察的穩(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)源被測信號）電平達到觸發(fā)電平時，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，該方式在無觸發(fā)源的情況下，為避免熒光物質(zhì)被燒壞而黑屏。連

25、續(xù)掃描是通過改變時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，該方式不管是否有被測信號都保證在屏幕上得到波形或時基線。自動掃描是在自動電路（單穩(wěn)態(tài)電路）作用下，實現(xiàn)觸發(fā)掃描和連續(xù)掃描的自動轉(zhuǎn)換，一般情況下，操作者通常采用自動掃描方式。單次掃描一般用來去觀察非周期性信號，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)信號不可以從延遲線后引出。這是因為：（1）脈沖等上升時間短的信號比較適合采用觸發(fā)掃描方式。對于占空比小的脈沖等信號來說，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基線和較暗淡的

26、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，只有當(dāng)觸發(fā)源（一般采用內(nèi)觸發(fā)）電平達到觸發(fā)電平時，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信號部分波形，而脈沖等由低電平達到觸發(fā)電平必須要經(jīng)歷一定的時間，這樣勢必使掃描電壓比被測信號滯后而得不到完整的被測信號波形。因此要采用延遲線對被測信號延遲后加到示波管Y偏轉(zhuǎn)板上，使被測電壓滯后而看到完整的被測信號波形。對正弦波等上升時間較長的波形來說，由于該延遲時間較短而體現(xiàn)不出上述作用來，所以簡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)信號時，不能使被測信號比掃描電壓滯后，得到的波形仍然不完整。所以內(nèi)觸發(fā)信號

27、不能從延遲線后引出。4.答：雙蹤顯示方式包括斷續(xù)顯示、交替顯示兩種方式。斷續(xù)顯示和交替顯示分別適合測試高頻和低頻信號。交替顯示是指在每一個掃描周期內(nèi)只掃描顯示其中的一個信號，間隔一個周期掃描一次。被測信號頻率越低，掃描電壓周期越長，即掃描同一個信號的間隔時間越長，當(dāng)該時間超過視覺暫留時間時，顯示出的波形就會閃爍。反之，信號頻率較越高時，則不會使顯示波形產(chǎn)生閃爍。所以交替方式只適合觀測高頻信號。斷續(xù)顯示是指利用斷續(xù)器（頻率恒定）將每個掃描周期分割成很多的時間段，每個時間段顯示一個波形的一段，間隔一個時間段顯示同一個波形的另外一段。要顯示信號頻率越高，掃描周期越短，即掃描速度越快，因為時間段是不變

28、的，這樣顯示出的波形線段越長，波形顯示的斷續(xù)感增強，不利于觀測。反之，信號頻率越低，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。5.答：將標(biāo)準(zhǔn)的方波通過探極加到示波器上，調(diào)整示波器有關(guān)開關(guān)旋鈕，當(dāng)顯示出的波形是不失真的方波時，就表明探極補償電容補償正確，否則，說明探極補償電容補償不正確（欠補償或過補償）。當(dāng)發(fā)現(xiàn)補償電容不合適時，利用小螺刀左右調(diào)整補償電容，直至補償正確為止。6.答：（a）有可能是因為選擇了“GND”輸入耦合方式而使信號沒有加到示波器內(nèi)部所致，此時選擇“DC”或“AC”耦合方式即可。另一原因可能是因為輸入的信號很小，而所選的偏轉(zhuǎn)因數(shù)又太大（對輸入信號衰

29、減過大），此時調(diào)小偏轉(zhuǎn)因數(shù)即可。（b）此種情況，雖然把被測信號加到了示波器上，但因為選擇了“X-Y”方式而沒有掃描電壓，所以只顯示一條豎線。此時，改變“X-Y”方式為掃描方式即可。（c）原因是因為所選偏轉(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周期個數(shù)太多所致，此時調(diào)快掃速（調(diào)小時基因數(shù)）即可。7.解：（1）HP-P=（a）（b）圖4-1 習(xí)題4.7題答案得到的波形如圖4-1（a）所示。（2）HP-P=圖4-2 習(xí)題4.9答案得到的波形如圖4-1（b）所示。8.解：據(jù)題意知，Ts =4Ty=41/fy=

30、4/2kHz=2msTx=Ts+Tb=2ms+2ms/4=2.5msfx=400Hz答：（略）圖4-3 習(xí)題4.10答案9.解：據(jù)題意知，掃描電壓周期是被測信號周期的2.5倍，所以每次掃描得到2.5個周期的被測信號波形。但因為不滿足掃描同步條件，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個周期和1個周期的被測信號波形。但因為滿足掃描同步條件，所以可以得到穩(wěn)定的波形，如圖4-3所示，其中虛線為回掃線。11.解：由題意知，S=1mV/div，Hp-p=7.07div，探極衰減比K=10：1，所以Up-p=7.07div1mV/div=7.0

31、7mV探極輸出電壓：U=2.5mV正弦波電壓：U=102.5mV=25mV答：（略）12.解：由題意知，S=10mV/div，Dx=1ms/div，探極衰減比K=10：1，所以圖4-4 習(xí)題4.12答案（a）（b）LT= (1)Hp-p=得到如圖4-4（a）所示的波形。（2）HP-P=11.3div得到如圖4-4（b）所示的波形，圖中方格線間距2div。13.解：Tmin=10div/20.01s/div=0.05sfmax=20MHz答：（略）14.解：Tmax=10div/25ms/div=25msfmin=0.4Hz答：（略）15.答：（a）如圖所示表明顯示波形不穩(wěn)定，又因為只有X通道有

32、故障，可能是觸發(fā)電路的觸發(fā)電平不穩(wěn)定的原因。（b）如圖所示表明沒有對回掃線進行消隱，可能是原因Z通道沒有和X通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：答：（略）18.解：據(jù)題意知，Dx=1ms/ div，S=0.5V/ div，H=8div，正弦波一個周期的寬度L=8div，探極衰減比K=101。正弦波周期：T=DxL/K=1ms/div8div =8ms正弦波頻率：f=1/T=125Hz正弦波峰-峰值：Up-p=SH=0.5V/div8div

33、=4V正弦波電壓：U=14.1V答：（略）19.解：據(jù)題意知，try=9ns，而示波器上升時間應(yīng)滿足：trtry/3，即tr9ns/3=3ns，BW0.35/3ns120MHz答：（略）20.答：數(shù)字存儲示波器利用A/D變換器將輸入的模擬信號變換成數(shù)字信號，然后存儲于數(shù)字存儲器中，需要時再將存儲器中存儲的內(nèi)容調(diào)出，并通過D/A變換器，將數(shù)字信號恢復(fù)為模擬信號，最后顯示在示波器熒光屏上。（五）習(xí)題5答案1.答：掃頻儀實質(zhì)上是掃頻信號源和X-Y方式示波器的結(jié)合。主要包括掃描信號源、掃頻振蕩器、檢波器、頻標(biāo)電路和X-Y示波器。掃描信號源除了用來產(chǎn)生掃描電壓外，還用來連續(xù)改變掃頻信號源振蕩頻率，以得到

34、頻率連續(xù)變化的掃頻信號加到被測電路中，被測電路的輸出經(jīng)檢波器檢波得到電路的幅頻特性曲線并通過示波器加以顯示出來。2.答：掃頻儀的掃描電壓可以是正弦半波信號。這是因為只要掃頻信號的頻率變化規(guī)律和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u3為正弦波電壓時，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，需要對掃頻信號源提供停振控制信號，使顯示出的波形為被測波形和用作水平軸的水平回掃線的組合。3.答：因為掃頻信號頻率的變化受掃描電壓的控制并保持一定的線性關(guān)系，掃描瞬時電壓越大，振蕩頻率越高，所以可以水平位置的大小表示出頻率

35、大小，即掃頻儀的X軸可以用來表示頻率軸。4.答：掃頻儀主要用來顯示電路的幅頻特性曲線，并據(jù)此推算出被測電路的頻帶寬度、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)。頻譜儀主要用來顯示被測信號的頻譜圖，由此可以對信號的頻率組成及各頻率分量大小進行分析，即頻譜分析，另外還用于放大器的諧波失真、信號發(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：示波器主要用來顯示信號波形，并由此測出被測信號的電壓、頻率等參量，是在時域內(nèi)對信號進行分析的時域測量儀器，它不能得出信號的頻率組成成分。頻譜儀主要用來顯示被測信號頻譜圖，用來分析信號的頻率組成成分

36、，是在頻域內(nèi)對信號進行分析的頻域測量儀器，但不可以得到被測信號時域波形。6.答：相同點：都屬于專用示波器，這是因為他們都是在示波器的基礎(chǔ)上，通過增加專用電路而實現(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：掃頻儀用來顯示電路幅頻特性曲線，是時域測量儀器。頻譜儀用來顯示信號頻譜圖，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和被測信號經(jīng)混頻器差頻產(chǎn)生固定中頻信號而確定出被測信號頻率成分。由于掃頻信號頻率是連續(xù)可變的，只要被測信號中和本振頻率成固定中頻關(guān)系的組成頻率成分，都可以通過濾波得到各頻率組成成分的大小。（六）習(xí)題6答案1.答：測量集中參數(shù)

37、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)歐姆定律來測量集中元件參數(shù)的。該方法使用方便，但測量精確度較差，僅適用于低頻測量，比較適合直流電阻的測量。電橋法（特指平衡電橋）是根據(jù)電橋平衡時的電橋平衡條件來確定被測量。該方法的工作頻率較寬，測量精度較高。但因為在高頻測量時，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量。其中直流電橋用于測量直流電阻，交流電橋用于測量電容、電感等參數(shù)。諧振法是根據(jù)LC諧振回路諧振特性來確定被測量的大小。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、電容的實際工作情況，因此，諧振法高頻段測量結(jié)果比較可靠，是測量高頻元件的常用方法。2.

38、答：伏安法分為電流表內(nèi)接法和電流表外接法兩種方法。分別適合測量大電阻和小電阻。阻抗的數(shù)字化測量是利用正弦信號在被測阻抗兩端產(chǎn)生交流電壓，然后對電壓實部和虛部進行分離，最后利用電壓的數(shù)字化測量來實現(xiàn)阻抗的測量。3.答：不平衡電橋是通過直接測量電橋非平衡狀態(tài)下流經(jīng)指示器的電流或兩端電壓大小來測量集中參數(shù)元件的，它的操作簡便、測量時間短、易實現(xiàn)數(shù)字化測量。不平衡電橋可以測量集中參數(shù)元件，其測量方法參見課本及有關(guān)書籍。4.答：答案參見課本及有關(guān)書籍。5.解：據(jù)題意知，電橋平衡條件為經(jīng)推導(dǎo)，得Dx=CxRx=RsCs=21kHz2k500pF=0.006286.解：據(jù)題意知，電橋平衡條件為經(jīng)推導(dǎo)，得Rx

39、=R1R2/Rs=5k2k/10k=1kLx=R1R2Cs=5k2k0.05F=0.5HQx=Lx/Rx=RsCs=21000Hz10k0.05F=3.147.解：（a）（b）屬于臂比電橋（c）（d）屬于臂乘電橋。（a）Dx=CxRx=RsCs（b）Dx=（c）Lx=R1R2CsQx=Lx/Rx=RsCs（d）Rx=R1R2/RsLx=R1R2CsQx=Rx/Lx=8答：（a）正確，其他的均錯。根據(jù)平衡電橋構(gòu)成條件當(dāng)相鄰橋臂為純電阻時另外相鄰橋臂應(yīng)呈現(xiàn)同性電抗特性；而相對橋臂為純電阻時，另外相對橋臂呈現(xiàn)異性電抗特性。除（a）圖滿足上述構(gòu)成條件外，其他的均不符合上述條件。10.答：晶體管特性圖示

40、儀主要用來顯示晶體三極管、晶體二極管、場效應(yīng)管等器件的特性曲線，并由此推算出器件的有關(guān)參數(shù)。具體使用方法及注意事項參看課本及有關(guān)書籍。（七）習(xí)題7答案1.答：通用電子計數(shù)器的測試功能包括：測頻、測周、測時、測頻比、累加計數(shù)和自檢。測量依據(jù)的關(guān)系是閘門打開的時間等于十進制計數(shù)器計出的脈沖個數(shù)和脈沖周期的乘積。2.答：通用電子計數(shù)器測量頻率時存在的誤差主要是量化誤差，測量周期時存在的誤差主要是量化誤差和觸發(fā)誤差。為了減小測頻時的量化誤差可以增大對被測信號的倍頻次數(shù)、延長閘門打開時間（增大對晶振信號的分頻次數(shù)）。為了減小測周時的量化誤差可以增大對晶振信號的倍頻次數(shù)、增大對被測信號的分頻次數(shù)（多周期測

41、量法）。為了減小測周時的觸發(fā)誤差可以提高輸入信號的信噪比、增大對被測信號的分頻次數(shù)（多周期測量法）。3.解：據(jù)題意知，在閘門時間最長（1s）時結(jié)果顯示的位數(shù)最多為7位，而且閘門時間每變?yōu)楸?，結(jié)果顯示的位數(shù)依次減少1位。閘門時間為1s時，量化誤差的相對誤差為=同理，閘門時間分別為0.1s、10ms時的量化誤差相對誤差分別為0.510-6、0.510-5。表7-1 題7.5答案T10s1s0.1s10ms1msN2 000 000200 00020 0002 000200fx（Hz）200 000200 000200 000200 000200 0004.答：數(shù)字相位計是先將相位差的測量變換為時間

42、的測量，再利用相位差和時間的對應(yīng)關(guān)系來換算出相位差大小的，而時間的測量則采用電子計數(shù)器測量時間的方法進行測量。所以數(shù)字相位計屬于相位時間變換式相位計。5.解：答案如表7-1。6.解：據(jù)題意知，應(yīng)滿足如下關(guān)系Tx2=答：（略）7.解：測頻時，。測周時，。答：（略）（八）習(xí)題8答案1.答：數(shù)據(jù)域測量就是對數(shù)據(jù)流的測量，它面向的測量對象是數(shù)字邏輯電路。數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)字作為時間或時序的函數(shù)，而不是將電壓作為時間或頻率的函數(shù)。數(shù)據(jù)域測量的內(nèi)容包括數(shù)字系統(tǒng)或設(shè)備的故障檢測、故障定位、故障診斷以及數(shù)據(jù)流的檢測和顯示。2.答：（1）窮舉測試法就是對數(shù)字電路輸入所有可能的組合信號，然后測試和每

43、一種輸入組合信號相對應(yīng)的全部輸出是否正確。如果所有輸入信號、輸出信號的邏輯關(guān)系是正確的，則被測電路就是正確的；反之，被測電路就是錯誤的。最后根據(jù)比較結(jié)果給出“合格/失效”的指示。窮舉測試法的優(yōu)點是能測試出存在的全部故障，即故障覆蓋率為100%。缺點是測試時間較長，并隨輸入端數(shù)量的增加呈指數(shù)規(guī)律增加。（2）偽窮舉測試法是把一個大電路劃分成多個子電路，對每個子電路進行窮舉測試。該方法可以節(jié)省大量的測試時間。（3）隨機測試法是對數(shù)字電路和已知功能完好的參考電路輸入隨機的組合信號，然后對被測電路和參考電路的輸出進行比較；最后根據(jù)比較結(jié)果給出“合格/失效”的指示。隨機測試法一般很難達到100%的故障覆蓋

44、率，常用于測試要求不高的場合。3.答：邏輯筆用來測試一般門電路和觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。邏輯夾不同于邏輯筆的是可以同時顯示多個端點的邏輯狀態(tài)，而邏輯筆在同一時刻只能顯示一個被測點的狀態(tài)。邏輯分析儀是以單通道或多通道實時獲取和觸發(fā)事件相關(guān)的邏輯信號、并顯示觸發(fā)事件前后所獲取的信號、供軟件及硬件分析的一種儀器。萬用表常用來測量數(shù)字電路或系統(tǒng)中各種模擬量的大小。而示波器用于測試脈沖的各種參數(shù)和信號幅度，比較輸入信號的波形、相位、幅度及其相互關(guān)系。萬用表和示波器不能直接測出數(shù)字電路狀態(tài)和邏輯關(guān)系。4.答：邏輯分析儀包括邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀。邏輯狀態(tài)分析儀LSA以二進制、十六進制或ASC碼等的狀態(tài)顯

45、示被測邏輯狀態(tài)，由被測系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，側(cè)重于軟件分析。邏輯定時分析儀LTA以時域波形的形式顯示被測信號，由邏輯分析儀自身提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，主要用于硬件分析。5.答：邏輯分析儀由比較器、采樣器、存儲器、顯示發(fā)生器、多通道邏輯測試探極、陰極射線示波管等部分組成。其工作過程參見課本有關(guān)內(nèi)容。6.答：邏輯分析儀觸發(fā)方式包括組合觸發(fā)、延遲觸發(fā)、限定觸發(fā)、序列觸發(fā)、計數(shù)觸發(fā)和“毛刺”觸發(fā)等方式。組合觸發(fā)方式是邏輯分析儀一般都采用的觸發(fā)方式。它是指將被測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字和人工預(yù)置的觸發(fā)字進行比較，如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字和預(yù)置的觸發(fā)字相符，則產(chǎn)生一次觸發(fā)。延遲觸發(fā)是在捕獲到觸發(fā)字后，經(jīng)延遲門時間延遲后再停止數(shù)據(jù)采集，使得存儲器中存儲的數(shù)據(jù)包括觸發(fā)點前后數(shù)據(jù)的觸發(fā)方式。因為該方式能觀察到觸發(fā)前后的有關(guān)信息而常用于分析循環(huán)程序和嵌套循環(huán)程序，也常用于觀察跳動性的偶然故障。限定觸發(fā)是對設(shè)置的觸發(fā)字加限定條件的觸發(fā)方式。它為了有選擇地存儲和顯示特定的數(shù)據(jù)流，而在邏輯分析儀中增加一些附加通道作為約束或選擇所設(shè)置的觸發(fā)條件。序列觸發(fā)是為檢測復(fù)雜分支程序而設(shè)計的一種重要觸發(fā)方式。它是當(dāng)采樣數(shù)據(jù)和某一項預(yù)先設(shè)定的字序列（而不是一個字）相符后才觸發(fā)跟蹤數(shù)據(jù)流的觸發(fā)方式。計數(shù)觸發(fā)是為