《電子測量原理》張永瑞第二版部分習(xí)題解答_第1頁
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文檔簡介

1、目 錄習(xí) 題 一 1習(xí) 題 二 6習(xí) 題 三 16習(xí) 題 四 24習(xí) 題 五 30習(xí) 題 六 35習(xí) 題 七 37習(xí) 題 八 46習(xí) 題 一1.1 解釋名詞: 測量; 電子測量。答:測量是為確定被測對象的量值而進(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,把被測量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比擬,從而確定被測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量結(jié)果。從廣義上說,但凡利用電子技術(shù)進(jìn)行的測量都可以說是電子測量;從狹義上說,電子測量是指在電子學(xué)中測量有關(guān)電的量值的測量。1.2 表達(dá)直接測量、間接測量、組合測量的特點(diǎn),并各舉一兩個(gè)測量實(shí)例。答:直接測量:它是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被

2、測量量值的方法。如:用電壓表測量電阻兩端的電壓,用電流表測量電阻中的電流。間接測量:利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系,間接得到被測量量值的測量方法。如:用伏安法測量電阻消耗的直流功率P,可以通過直接測量電壓U,電流I,而后根據(jù)函數(shù)關(guān)系PUI,經(jīng)過計(jì)算,間接獲得電阻消耗的功耗P;用伏安法測量電阻。組合測量:當(dāng)某項(xiàng)測量結(jié)果需用多個(gè)參數(shù)表達(dá)時(shí),可通過改變測試條件進(jìn)行屢次測量,根據(jù)測量量與參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系列出方程組并求解,進(jìn)而得到未知量,這種測量方法稱為組合測量。例如,電阻器電阻溫度系數(shù)的測量。1.3 解釋偏差式、零位式和微差式測量法的含義,并列舉測量實(shí)例。答:偏差式測量法:在測量過程中,用儀器

3、儀表指針的位移(偏差)表示被測量大小的測量方法,稱為偏差式測量法。例如使用萬用表測量電壓、電流等。零位式測量法:測量時(shí)用被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相比擬,用零示器指示被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相等(平衡), 從而獲得被測量從而獲得被測量。如利用惠斯登電橋測量電阻。微差式測量法:通過測量待測量與基準(zhǔn)量之差來得到待測量量值。如用微差法測量直流穩(wěn)壓源的穩(wěn)定度。1.4 表達(dá)電子測量的主要內(nèi)容。答:電子測量內(nèi)容包括:1電能量的測量如:電壓,電流電功率等;2電信號的特性的測量如:信號的波形和失真度,頻率,相位,調(diào)制度等;3元件和電路參數(shù)的測量如:電阻,電容,電感,阻抗,品質(zhì)因數(shù),電子器件的參數(shù)等:4電子電路性能的測量如:放大倍數(shù)

4、,衰減量,靈敏度,噪聲指數(shù),幅頻特性,相頻特性曲線等。1.5 列舉電子測量的主要特點(diǎn).。答:1測量頻率范圍寬;2測試動(dòng)態(tài)范圍廣;3測量的準(zhǔn)確度高;4測量速度快;5易于實(shí)現(xiàn)遙測和長期不間斷的測量;6易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化和測量儀器的智能化;7影響因素眾多,誤差處理復(fù)雜。1.6 選擇測量方法時(shí)主要考慮的因素有哪些?答:在選擇測量方法時(shí),要綜合考慮以下主要因素: 被測量本身的特性; 所要求的測量準(zhǔn)確度; 測量環(huán)境; 現(xiàn)有測量設(shè)備等。1.7 設(shè)某待測量的真值為土000,用不同的方法和儀器得到以下三組測量數(shù)據(jù)。試用精密度、正確度和準(zhǔn)確度說明三組測量結(jié)果的特點(diǎn): ,;,;,999,。答: 精密欠正確;

5、準(zhǔn)確度低; 準(zhǔn)確度高。1.8 SXl842數(shù)字電壓表數(shù)碼顯示最大數(shù)為19 999,最小一檔量程為20mV,問該電壓表的最高分辨率是多少? mV1Vl.9 SR46示波器垂直系統(tǒng)最高靈敏度為50uVdiv,假設(shè)輸入電壓為120uV,那么示波器熒光屏上光點(diǎn)偏移原位多少格? 格1.10 某待測電路如題圖所示。1計(jì)算負(fù)載RL上電壓U。的值(理論值)。2如分別用輸入電阻Rv為120kO和10MQ的晶體管萬用表和數(shù)字電壓表測量端電壓U。,忽略其他誤差,示值U。各為多少? 3比擬兩個(gè)電壓表測量結(jié)果的示值相對誤差rxrx(UoUx)/Ux100%解:12R外130/12024 K 題1.10 圖R外230/1

6、000029.91 K 31.11 某熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律為,其中Ro 、Rt 分別為 熱力學(xué)溫度為T0300K和T時(shí)的阻值,B為材料系數(shù)。已測得 T1290 K,R114.12k ,T2320K,R2。求R0和B。解: 1 2聯(lián)立1、2解得: B3003 R01.12 試設(shè)計(jì)一個(gè)測量方案,測量某放大器的直流輸出電阻(阻值估計(jì)在30k左右)。解:設(shè)計(jì)如右圖所示,為減少測量誤差采用數(shù)字電壓表測量,且R1、R2都在30 K左右,可忽略電壓表接入對輸出電壓的影響,那么有: 所以:1.13 選擇測量儀器時(shí),通常要根據(jù)被測量的大致大小選擇適宜的測量量程。例如仍采用題所示的測量電路,現(xiàn)分別用MF20晶

7、體管電壓表的6 V檔和30V檔測量負(fù)載RL上電阻Uo,電壓表的電壓靈敏度為20kV(由此司算出各檔量程電壓表輸入電阻Rv電壓靈敏度量程),準(zhǔn)確度等級為級(準(zhǔn)確度等級s表示儀表的滿度相對誤差不超過s,即最大絕對誤差為xms%xm。試分別計(jì)算兩個(gè)量程下的絕對誤差和相對誤差。解:6V檔時(shí):Rv1120K R外130/12024 Kx11Ux1A2.2222.50.278V x122.5%630V檔時(shí):Rv23020600K R外230 /60028.57 Kx212.2442.50.06V x222.5%30 x21.14 比擬測量和計(jì)量的類同和區(qū)別。答:測量是把被測量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比擬,從

8、而確定被測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量結(jié)果。計(jì)量是利用技術(shù)陽法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量。計(jì)量可看作測量的特殊形式,在計(jì)量過程中,認(rèn)為所使用的量具和儀器是標(biāo)準(zhǔn)的,用它們來校準(zhǔn)、檢定受檢量具和儀器設(shè)備,以衡量和保證使用受檢量具儀器進(jìn)行測量時(shí)所獲得測量結(jié)果的可靠性。因此,計(jì)量又是測量的根底和依據(jù)。1.15 解釋名詞: 計(jì)量基準(zhǔn); 主基準(zhǔn); 副基準(zhǔn); 工作基準(zhǔn)。答: 用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工藝水平,以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來的專門用以規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)物理量計(jì)量單位的特殊量具或儀器裝置等。 主基準(zhǔn)也稱作原始基準(zhǔn),是用來復(fù)現(xiàn)和保存計(jì)量單位,具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能

9、到達(dá)的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具,經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn),作為統(tǒng)一全國計(jì)量單位量值的最高依據(jù)。因此,主基準(zhǔn)也叫國家基準(zhǔn)。 副基準(zhǔn):通過直接或間接與國家基準(zhǔn)比對,確定其量值并經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn)的計(jì)量器具。其地位僅次于國家基準(zhǔn),平時(shí)用來代替國家基準(zhǔn)使用或驗(yàn)證國家基準(zhǔn)的變化。 工作基準(zhǔn):經(jīng)與主基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)校準(zhǔn)或比對,并經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn),實(shí)際用以檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具。1.16 說明檢定、比對、校準(zhǔn)的含義。各類測量儀器為什么要定期進(jìn)行檢定和比對。答:檢定:是用高一等級準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對低一等級的計(jì)量器具進(jìn)行比擬,以到達(dá)全面評定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的。比對:在規(guī)定條件下,對相同準(zhǔn)確度等級的同類基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或

10、工作計(jì)量器具之間的量值進(jìn)行比擬,其目的是考核量值的一致性。校準(zhǔn):校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相比擬,以確定被校計(jì)量器具的示值誤差的全部工作。一般而言,檢定要比校準(zhǔn)包括更廣泛的內(nèi)容。通過對各級基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量器檢定、比對和校準(zhǔn)以保證日常工作中所使用的測量儀器、量具的量值統(tǒng)一。習(xí) 題 二2.1 解釋以下名詞術(shù)語的含義:真值、實(shí)際值、標(biāo)稱值、示值、測量誤差、修正值。答:真值:一個(gè)物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實(shí)數(shù)值。指定值:由國家設(shè)立盡可能維持不變的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)(或基準(zhǔn)),以法令的形式指定其所表達(dá)的量值作為計(jì)量單位的指定值。實(shí)際值:實(shí)際測量時(shí),在每一級的比擬中,都以上一級標(biāo)準(zhǔn)所表達(dá)

11、的值當(dāng)作準(zhǔn)確無誤的值,通常稱為實(shí)際值,也叫作相對真值。標(biāo)稱值:測量器具上標(biāo)定的數(shù)值。示值:測量器具指示的被測量量值稱為測量器具的示值。測量誤差:測量儀器儀表的測得值與被測量真值之間的差異。修正值:與絕對誤差絕對值相等但符號相反的值。2.2 什么是等精度測量?什么是不等精度測量?答:在保持測量條件不變的情況下對同一被測量進(jìn)行的屢次測量過程稱作等精度測量。 如果在同一被測量的屢次重復(fù)測量中,不是所有測量條件都維持不變,這樣的測量稱為非等精度測量或不等精度測量。2.3 按照表示方法的不同,測量誤差分成哪幾類?答:1、絕對誤差: 定義為:xxA02、相對誤差1實(shí)際相對誤差: 2示值相對誤差: 3滿度相

12、對誤差: 4分貝誤差: Gx20 lgAud B2.4 說明系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗差的主要特點(diǎn)。答:系統(tǒng)誤差的主要特點(diǎn)是:只要測量條件不變,誤差即為確切的數(shù)值,用屢次測量取平均值的方法不能改變或消除系差,而當(dāng)條件改變時(shí),誤差也隨之遵循某種確定的規(guī)律而變化,具有可重復(fù)性。隨機(jī)誤差的特點(diǎn)是: 有界性; 對稱性; 抵償性。粗差的主要特點(diǎn)是:測得值明顯地偏離實(shí)際。2.5 有兩個(gè)電容器,其中C1200040 pF,C2470 pF5%,問哪個(gè)電容器的誤差大些?為什么?解: 因?yàn)閞1r2 ,所以C2的誤差大些。2.6 某電阻衰減器,衰減量為dB,假設(shè)輸入端電壓為1 000mV,輸出端電壓等于多少?解:由:

13、 得:u 0ui /10100 mVrxrDb1.2 % u 0rxu01.2 %1001.2 mV輸出端電壓為:100 mV1.2 mV2.7 用電壓表測量電壓,測得值為,改用標(biāo)準(zhǔn)電壓表測量示值為,求前一只電壓測量的絕對誤差U,示值相對誤差rx和實(shí)際相對誤差rA 。解:Urx3.32% rA3.21%2.8 標(biāo)稱值為,容許誤差5的電阻,其實(shí)際值范圍是多少?解:xrxx5%12060 實(shí)際值范圍是:1200602.9 現(xiàn)檢定一只級量程100V電壓表,在50V刻度上標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)為48V,問在這一點(diǎn)上電壓表是否合格?解:xm2.5%1002.5V x50482V2.5V 電壓表合格。2.10 現(xiàn)

14、校準(zhǔn)一個(gè)量程為100 mV,表盤為100等分刻度的毫伏表,測得數(shù)據(jù)如下:儀表刻度值(mV)0102030405060708090100標(biāo)準(zhǔn)儀表示值(mV)絕對誤差 (mV)修正值c (mV)求: 將各校準(zhǔn)點(diǎn)的絕對誤差U和修正值c填在表格中; 10 mV刻度點(diǎn)上的示值相對誤差rx和實(shí)際相對誤差rA; 確定儀表的準(zhǔn)確度等級; 確定儀表的靈敏度。解: rx0.1/10100%1% rA0.1/9.9100%1.01% 因?yàn)椋簒m0.4 mV rm0.4%所以:s 100/1001 mV2.11 WQ1型電橋在f 1 kHz時(shí)測110pF電容時(shí),允許誤差為 (讀數(shù)值 (滿量程值),求該電橋測得值分別為

15、lpF、10pF、100pF時(shí)的絕對誤差、相對誤差。 解:xm0.01%1100.011 pF x11.0%10.021 pFx21.0%100.111 pF x31.0%1001.011 pF 2.12 如題圖所示,用內(nèi)阻為Rv的電壓表測量A、B兩點(diǎn)間電壓,忽略電源E、電阻R1、 R2的誤差,求: 不接電壓表時(shí),A、B間實(shí)際電壓UA; 假設(shè)Rv 20K,由它引入的示值相對誤差和實(shí)際相對誤差各為多少? 假設(shè)Rv 1M,由它引入的示值相對誤差和實(shí)際相對誤差又各為多少?解: R外20/1000 題2.12圖 2.13 用準(zhǔn)確度s10級,滿度值100A的電流表測電流,求示值分別為80A和40A時(shí)的絕

16、對誤差和相對誤差。解:x1x2xm1%1001Arx1x1/ x11/801.25% rx2x2 / x21/402 .5%2.14 某位(最大顯示數(shù)字為19 999 )數(shù)字電壓表測電壓,該表2V檔的工作誤差為(示值)1個(gè)字,現(xiàn)測得值分別為和1.988 8V,問兩種情況下的絕對誤差和示值相對誤差各為多少?解: 2.15 伏安法測電阻的兩種電路示于題圖(a)、(b),圖中 eq oac(,A)為電流表,內(nèi)阻RA, eq oac(,V)為電壓表,內(nèi)阻Rv,求: 兩種測量電路中,由于RA 、 Rv的影響,只。的絕對誤差和相對誤差各為多少? 比擬兩種測量結(jié)果,指出兩種電路各自適用的范圍。題圖解:a r

17、a0測得值偏小,RVRx時(shí),ra很小。bRxbRxRA RxbRA rbRA/ Rxrb0測得值偏大,RARx時(shí),rb很小。2.16 被測電壓8V左右,現(xiàn)有兩只電壓表,一只量程0l0V,準(zhǔn)確度sl,另一種量程050V,準(zhǔn)確度s2 級,問選用哪一只電壓表測量結(jié)果較為準(zhǔn)確?解:x1xm1rm1xm11.5%10r1x1/x11.88%x2xm2rm2xm21.0%50r2x2/x26.25%r1r2 ,選用準(zhǔn)確度sl電壓表測量結(jié)果較為準(zhǔn)確。2.17 利用微差法測量一個(gè)l0V電源,使用9V標(biāo)稱相對誤差的穩(wěn)壓源和一只準(zhǔn)確度為s的電壓表,如題圖所示。要求測量誤差U/U0.5%,問s? 解: 依題意得:

18、題圖 所以:s4.1 選用級的電壓表。2.18 題圖為普通萬用表電阻檔示意圖,Ri稱為中值電阻,Rx為待測電阻,E為表內(nèi)電壓源(干電池)。試分析,當(dāng)指針在什么位置時(shí),測量電阻的誤差最小?解:因?yàn)椋耗敲矗篟x的絕對誤差為:Rx的相對對誤差為: 題圖令:得:即指針在中央位置時(shí),測量電阻的誤差最小。 2.19 兩只電阻分別為R1202%,R2(1000.4) ,求:兩電阻串聯(lián)及并聯(lián)兩種接法時(shí)的總電阻和相對誤差。解:串聯(lián)時(shí):相對誤差:R串1200.66%0.8 總電阻:并聯(lián)時(shí): 符號有正有負(fù)時(shí): R并20/10016.7 R并16.71.77%并聯(lián)時(shí)的總電阻為:2.20 用一只量程為5V,準(zhǔn)確度s級電

19、壓表測量題圖中a、b點(diǎn)電位分別為 和Ua,Ub,忽略電壓表的負(fù)載效應(yīng),求: Ua、Ub絕對誤差、相對誤差各為多少? 利用UabUaUb公式計(jì)算,那么電壓Uab的絕對誤差和相對誤差各為多少?解:UaUbUms%Um 1.5%5Uab214.26% UabrabUab 題 2.20 圖2.21 用電橋法測電阻時(shí),利用公式RxR1R3 / R2,R1100,R1,R3100,R3,R21000,R2。求:測得值Rx的相對誤差。 解:r R10.1% r R30.1% r R21/10000.1%(0.1%0.1%0.1%)0.3%2.22 電阻上消耗的電能WU2/ Rt,rU1% , rR0.5%

20、,rt1.5%,求rW。解:4%2.23 金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率可用4L /d2 R公式計(jì)算,式中L(cm)、d(cm)、R()分別為導(dǎo)線的長度、直徑和電阻值,試分析在什么條件下的誤差最小,對哪個(gè)參數(shù)的測量準(zhǔn)確度要求最高。解:當(dāng)rL2 rdrR 時(shí),/0 最小。導(dǎo)體的直徑參數(shù)d的測量準(zhǔn)確度要求最高。2.24 電橋測一個(gè)50mH左右的電感,由于隨機(jī)誤差的影響,使電感的測量值在LO的范圍內(nèi)變化。假設(shè)希望測量值的不確定度范圍減小到以內(nèi),仍使用該電橋,問可采用什么方法。解:采用對照法進(jìn)行測量,第一次測量電橋平衡時(shí)有:jL0R3jLs1R4 那么: L0Ls1R4/ R3 假設(shè) 那么:第二次測量時(shí),交換L0與

21、Ls的位置,電橋平衡時(shí)有:jL0R4jLs2R3 那么: L0Ls2R3/ R4 比擬兩個(gè)L0的表達(dá)式有: 那么: 假設(shè) 那么:所以:2.25 題圖中,用50V量程交流電壓表通過測量U1、U2獲得U值,現(xiàn)U1 U2 40V,假設(shè)允許U的誤差2,問電壓表的準(zhǔn)確度應(yīng)為幾級?解:U1U2s%Ums%50ru1ru21.25s%1.25s%依題意得:1.25s%2 % 解得:s1.6 所以,選用級的電壓表。 題圖2.26 用示波器測量題圖所示調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù),A、B測量誤差10,問調(diào)幅系數(shù)誤差為多少?解: 當(dāng)A、B有正有負(fù)時(shí): 題圖2.27 用數(shù)字電壓表測得一組電壓值如下表:nxinxinxi1234

22、520.42 6789101112131415判斷有無壞值,寫出測量報(bào)告值。解:1用公式求算術(shù)平均值。2列出vi和vi2如表13 表1nvivi2nvivi2nvivi21234567891011121314153從表中可以看出,剩余殘差最大的第8個(gè)測量數(shù)據(jù),其值為:,n8為壞值應(yīng)剔除。4剔除n8后的算術(shù)平均值5重新列出vi和vi2如表2表2nvivi2nvivi2nvivi212345678910111213146剔除n8后的標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值 7剔除n8后無壞值 因此用數(shù)字電壓表測得結(jié)果為:2.28 按照舍入法那么,對以下數(shù)據(jù)處理,使其各保存三位有效數(shù)字: 86.372 4, 8.914 5,

23、 3.175 0, 0.003 125, 59 450解:86.372 486.4 8.914 58.91 3.175 0 0.003 1250.00312 59 4505941022.29 按照有效數(shù)字的運(yùn)算法那么,計(jì)算以下各結(jié)果: 3.42 182.2 190 60.74 2.30 某電壓放大器,測得輸入端電壓Ui,輸出端電壓Uo1200mV,兩者相對誤差均為2,求放大器增益的分貝誤差。解:rdB20lg14%習(xí) 題 三3.1 如何按信號頻段和信號波形對測量用信號源進(jìn)行分類?答:按信號頻段的劃分,如下表所示:名 稱頻 率 范 圍主 要 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 超低頻信號發(fā)器 低頻信號發(fā)生器 視頻信

24、號發(fā)生器 高頻信號發(fā)生器 甚高頻信號發(fā)生器 超高頻信號發(fā)生器 30kHz以下 30kHz300kHz 300kHz6MHz 6MHz30MHz 30MHz300MHz 300MHz3000 MHz電聲學(xué)、聲納 電報(bào)通訊 無線電播送 播送、電報(bào) 電視、調(diào)頻播送、導(dǎo)航 雷達(dá)、導(dǎo)航、氣象按輸出信號波形分類:可分為正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器。非正弦信號發(fā)生器又可包括:脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。3.2 正弦信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)有哪些?各自具有什么含義? 答:正弦信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)及各自具有的含義如下:1頻率范圍指

25、信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號頻率范圍。2頻率準(zhǔn)確度頻率準(zhǔn)確度是指信號發(fā)生器度盤(或數(shù)字顯示)數(shù)值與實(shí)際輸出信號頻率間的偏差,通常用相對誤差表示:式中f0為度盤或數(shù)字顯示數(shù)值,也稱預(yù)調(diào)值,f1是輸出正弦信號頻率的實(shí)際值。3頻率穩(wěn)定度 其他外界條件恒定不變的情況下,在規(guī)定時(shí)間內(nèi),信號發(fā)生器輸出頻率相對于預(yù)調(diào)值變化的大小。按照國家標(biāo)準(zhǔn),頻率穩(wěn)定度又分為頻率短期穩(wěn)定度和頻率長期穩(wěn)定度。頻率短期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后,信號頻率在任意15min內(nèi)所發(fā)生的最大變化,表示為:頻率長期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后,信號頻率在任意3h內(nèi)所發(fā)生的最大變化,表示為:預(yù)調(diào)頻率的 x10-6y

26、Hz式中x、y是由廠家確定的性能指標(biāo)值。4由溫度、電源、負(fù)載變化而引起的頻率變動(dòng)量由溫度、電源、負(fù)載變化等外界因素造成的頻率漂移(或變動(dòng))即為影響量。 溫度引起的變動(dòng)量環(huán)境溫度每變化1所產(chǎn)生的相對頻率變化,表示為:預(yù)調(diào)頻率的x10-6/,即式中t為溫度變化值,f0為預(yù)調(diào)值, f1為溫度改變后的頻率值。 電源引起的頻率變動(dòng)量供電電源變化10所產(chǎn)生的相對頻率變化,表示為:x10-6,即 負(fù)載變化引起的頻率變動(dòng)量負(fù)載電阻從開路變化到額定值時(shí)所引起的相對頻率變化,表示為: x10-6,即式中f1為空載時(shí)的輸出頻率,f2為額定負(fù)載時(shí)的輸出頻率。5非線性失真系數(shù)(失真度)用信號頻譜純度來說明輸出信號波形接

27、近正弦波的程度,并用非線性失真系數(shù) r 表示:式中U1為輸出信號基波有效值,U2、U3 Un 為各次諧波有效值。由于U2、U3 Un 等較U1小得多,為了測量上的方便,也用下面公式定義r:6輸出阻抗 信號發(fā)生器的輸出阻抗視其類型不同而異。低頻信號發(fā)生器電壓輸出端的輸出阻抗一般600 (或1k),功率輸出端依輸出匹配變壓器的設(shè)計(jì)而定,通常50、75、150、600和5k等檔。高頻信號發(fā)生器一般僅有50或75檔。7輸出電平輸出電平指的是輸出信號幅度的有效范圍。8調(diào)制特性當(dāng)調(diào)制信號由信號發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生時(shí),稱為內(nèi)調(diào)制,當(dāng)調(diào)制信號由外部加到信號發(fā)生器進(jìn)行調(diào)制時(shí),稱為外調(diào)制。3.3 文氏橋振蕩器的振蕩原理

28、是什么?答:是文氏橋振蕩器傳輸函數(shù)的幅頻特性和相頻特性分別為:當(dāng)01/RC,或 ff01/2RC 時(shí),輸出信號與輸入信號同相,且此時(shí)傳輸函數(shù)模 N(0)N()max1/3最大,如果輸出信號U0后接放大倍數(shù)KVN(0)3的同相放大器,那么就可以維持0 或者f f01/2RC 的正弦振蕩,而由于RC網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,其他頻率的信號將被抑制。3.4 某文氏橋只C振蕩器如題34圖所示,其中R3、R4是熱敏電阻,試確定它們各自應(yīng)具有什么性質(zhì)的溫度系數(shù)。答:R3應(yīng)具有正性質(zhì)的溫度系數(shù),R4應(yīng)具有負(fù)性質(zhì)的溫度系數(shù)。 題圖3.5 差頻式振蕩器作低頻信號發(fā)生器振蕩源的原理和優(yōu)點(diǎn)是什么?答:差頻式振蕩器的可變頻率振

29、蕩器和固定 頻率振蕩器分別產(chǎn)生可變頻率的高頻振蕩 f1 和固定頻率的高頻振蕩 f2 ,經(jīng)過混頻器M產(chǎn)生兩者差頻信號 f f1 f2。這種方法的主要缺點(diǎn)是電路復(fù)雜,頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度較差,波形失真較大;最大的優(yōu)點(diǎn)是容易做到在整個(gè)低頻段內(nèi)頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)而不用更換波段,輸出電平也較均勻,所以常用在掃頻振蕩器中。3.6 XD-1型低頻信號發(fā)生器表頭指示分別為2V和 5V,當(dāng)輸出衰減旋鈕分別指向以下各位置時(shí),實(shí)際輸出電壓值為多大? 電平表頭指示 0dB10dB20dB30dB40dB50dB60dB70dB80dB90dB倍 數(shù)110100316100031601043.161042 V26.310-3

30、210-36.310-4210-46.310-55 V5510-410-43.7 結(jié)合圖3.311,說明函數(shù)信號發(fā)生器的工作原理和過程。欲產(chǎn)生正向鋸齒波,圖中二極管應(yīng)如何聯(lián)接?答:正向鋸齒波充電電壓增大的時(shí)間長,放電電壓減少的時(shí)間短,在R兩端并聯(lián)的二二極管左端為正,右端為負(fù)。 t1t2 為正向鋸齒波。3.8 說明圖33-14所示XD8B框圖中RP 4和RP 2兩個(gè)電位器的功能。答:RP4調(diào)頻率,RP2波形選擇。3.9 說明圖3.4-1高頻信號發(fā)生器各單元的主要作用。答:振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩信號,調(diào)頻器產(chǎn)生高頻調(diào)頻信號,內(nèi)調(diào)制信號振蕩器產(chǎn)生低頻等幅振蕩信號,緩沖放大器放大高頻等幅振蕩信號或高頻

31、調(diào)頻信號,同時(shí)還起緩沖隔離作用,調(diào)制度計(jì)顯示調(diào)制度計(jì)的大小,電子電壓表顯示緩沖放大器輸出電壓的大小,步進(jìn)衰減輸出級衰減緩沖放大器輸出電壓使之滿足輸入電路對輸入電壓大小的要求,電源的作用是為高頻信號發(fā)生器各單元電路提供適宜的工作電壓和電流。3.10 調(diào)諧式高頻振蕩器主要有哪三種類型?振蕩頻率如何確定和調(diào)節(jié)?答:調(diào)諧信號發(fā)生器的振蕩器通常為LC振蕩器,根據(jù)反應(yīng)方式,又可分為變壓器反應(yīng)式、電感反應(yīng)式(也稱電感三點(diǎn)式或哈特萊式)及電容反應(yīng)式(也稱電容三點(diǎn)式或考畢茲式)三種振蕩器形式。變壓器反應(yīng)式振蕩器的振蕩頻率:電感反應(yīng)式振蕩器的振蕩頻率: 電容反應(yīng)式振蕩器的振蕩頻率:通常用改變電感L來改變頻段,改變

32、電容C進(jìn)行頻段內(nèi)頻率細(xì)調(diào)。3.11 題圖是簡化了的頻率合成器框圖,f1為基準(zhǔn)頻率, f2為輸出頻率,試確定兩者之間的關(guān)系。假設(shè)f1 1MHz,分頻器n和m中n、m可以從1變到10,步長為1,試確定f2的頻率范圍。 題圖解:相位鎖定時(shí):f1/nf2/m f2f1m/n當(dāng) m1 n10時(shí) f2minf1/100.1MHz 當(dāng) m10 n1時(shí) f2max10f110MHz3.12 解釋以下術(shù)語:頻率合成,相干式頻率合成,非相干式頻率合成。答:頻率合成是把一個(gè)(或少數(shù)幾個(gè))高穩(wěn)定度頻率源fs經(jīng)過加、減、乘、除及其組合運(yùn)算,以產(chǎn)生在一定頻率范圍內(nèi),按一定的頻率間隔(或稱頻率跳步)的一系列離散頻率的信號。

33、相干式頻率合成器:只用一個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率,然后通過分頻、倍頻等,參加混頻器的頻率之間是相關(guān)的。非相干式直接合成器:用多個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率,產(chǎn)生混頻的兩個(gè)基準(zhǔn)頻率之間相互獨(dú)立。3.13 說明點(diǎn)頻法和掃頻法測量網(wǎng)絡(luò)頻率特性的原理和各自特點(diǎn)。答:點(diǎn)頻法測量網(wǎng)絡(luò)頻率特性的原理就是“逐點(diǎn)測量幅頻特性或相頻特性。其特點(diǎn)是:原理簡單,需要的設(shè)備也不復(fù)雜。但由于要逐點(diǎn)測量,操作繁瑣費(fèi)時(shí),并且由于頻率離散而不連續(xù),非常容易遺漏掉某些特性突變點(diǎn),而這常常是我們在測試和分析電路性能時(shí)非常關(guān)注的問題。另外當(dāng)我們試圖改變電路的結(jié)構(gòu)或元件參數(shù)時(shí),任何改變都必然導(dǎo)致重新逐點(diǎn)測量。掃頻法測量網(wǎng)絡(luò)頻率特性的原理就是在

34、測試過程中,使信號源輸出信號的頻率按特定規(guī)律自動(dòng)連續(xù)并且周期性重復(fù),利用檢波器將輸出包絡(luò)檢出送到示波器上顯示,就得到了被測電路的幅頻特性曲線。其特點(diǎn)是: 可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性的自動(dòng)或半自動(dòng)測量; 不會出現(xiàn)由于點(diǎn)頻法中的頻率點(diǎn)離散而遺漏掉細(xì)節(jié)的問題; 得到的是被測電路的動(dòng)態(tài)頻率特性,更符合被測電路的應(yīng)用實(shí)際。3.14 掃頻儀中如何產(chǎn)生掃頻信號?如何在示波管熒光屏上獲得網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性?答:實(shí)現(xiàn)掃頻振蕩的方法很多,常用的有磁調(diào)電感法、變?nèi)荻O管法以及微波波段使用的返波管法、YIG諧振法等。在磁調(diào)電感法中L2、C諧振回路的諧振頻率 f 0為:由電磁學(xué)理論可知,帶磁芯線圈的電感量與磁芯的導(dǎo)磁系數(shù)0成正比

35、L20 L當(dāng)掃描電流隨時(shí)間變化時(shí),使得磁芯的有效導(dǎo)磁系數(shù)0也隨著改變,掃描電流的變化就導(dǎo)致了L2及諧振頻率f0的變化,實(shí)現(xiàn)了“掃頻。在測試過程中,使信號源輸出信號的頻率按特定規(guī)律自動(dòng)連續(xù)并且周期性重復(fù),利用檢波器將輸出包絡(luò)檢出送到示波器上顯示,在示波管熒光屏上就得到了被測電路的幅頻特性曲線。3.15 對于矩形脈沖信號,說明以下參數(shù)的含義:脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間、脈沖占空系數(shù)、脈沖過沖、平頂降落。答: 脈沖幅度Um:脈沖波從底部到頂部之間的數(shù)值。 脈沖寬度:一般指脈沖前、后沿分別等于0.5 Um時(shí)相應(yīng)的時(shí)間間隔。 脈沖上升時(shí)間tr:脈沖波從0.1 Um 上升到0. 9Um所經(jīng)

36、歷的時(shí)間。 脈沖下降時(shí)間tf :脈沖波從0.9 Um下降到Um所經(jīng)歷的時(shí)間。 脈沖的占空系數(shù):脈沖寬度與脈沖周期T的比值稱為占空系數(shù)或空度比。 脈沖過沖:包括上沖和下沖。上沖指上升邊超過頂值Um以上所呈現(xiàn)的突出局部,下沖是指下降邊超過底值以下所呈現(xiàn)的向下突出局部. 平頂降落U:脈沖頂部不能保持平直而呈現(xiàn)傾斜降落的數(shù)值,也常用其對脈沖幅度的百分比值來表示。3.16 以圖36-4中XC-14型脈沖信號發(fā)生器框圖為例,說明通用脈沖信號發(fā)生器的工作原理。在通用脈沖信號發(fā)生器中,如何由方波(矩形波)信號獲得梯形波、鋸齒波和三角波? 答:圖3.6-4中外觸發(fā)電路、自激多諧振蕩器、延遲電路構(gòu)成觸發(fā)脈沖發(fā)生單

37、元。延遲電路和前述延時(shí)級的電路形式及延時(shí)調(diào)節(jié)方法相同,輸出波形(c)比自激多諧振蕩器或外觸發(fā)脈沖信號(a)延遲了d時(shí)間,(b)波形表示(a)信號進(jìn)行積分并與一比擬電平E1相比擬產(chǎn)生延遲脈沖的過程。圖3.6-4中積分調(diào)寬電路、比擬整形電路和相減電路構(gòu)成脈沖形成單元。積分調(diào)寬電路和比擬整形電路的作用與前述延遲電路相似,形成比信號(c)延時(shí)f的脈沖(e) ,而后信號(c)、(e)共同作用在相減電路上輸出窄脈沖(f),調(diào)節(jié)積分器電容C和積分器中恒流源可以使在10ns1 000s間連續(xù)可變。極性變換電路、前后沿調(diào)節(jié)電路、輸出電路構(gòu)成脈沖輸出單元。極性變換電路實(shí)際上是一個(gè)倒相器,用開關(guān)K選擇輸出脈沖的正、

38、負(fù)極性。前后沿調(diào)節(jié)電路和延遲電路中積分器原理類似,調(diào)節(jié)積分電容c和被積恒流源來調(diào)節(jié)脈沖前后沿,可使輸出脈沖變換為矩形、梯形、三角形、鋸齒形,以供不同的需要。輸出電路是由兩極電流放大器構(gòu)成的脈沖放大器,能保證在50負(fù)載上獲得波形良好的脈沖輸出。輸出脈沖的幅度和直流偏置電平也在該級進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.17 XD-11型多用信號源產(chǎn)生脈沖波形的原理與XC-14型脈沖發(fā)生器有何不同?答:XD-11型多用信號源由文氏橋振蕩器產(chǎn)生正弦振蕩,在正弦波單元緩沖、放大,在正負(fù)脈沖單元產(chǎn)生正負(fù)脈沖,在鋸齒波單元產(chǎn)生鋸齒波,在正負(fù)尖脈沖單元產(chǎn)生正負(fù)尖脈沖,經(jīng)按鍵開關(guān)K選擇由輸出衰減器輸出。XC-14型脈沖發(fā)生器由自激多諧

39、振蕩器、延遲電路構(gòu)成觸發(fā)脈沖發(fā)生單元。經(jīng)整形放大輸出方波脈沖,延遲電路可調(diào)節(jié)方波脈沖的寬度,與積分調(diào)寬電路和比擬整形電路輸出的方波脈沖經(jīng)相減電路相減可輸出窄脈沖。調(diào)節(jié)積分電容c和被積恒流源來調(diào)節(jié)脈沖前后沿,可使輸出脈沖變換為矩形、梯形、三角形、鋸齒形。極性變換電路、前后沿調(diào)節(jié)電路、輸出電路構(gòu)成脈沖輸出單元。用開關(guān)K選擇輸出脈沖的正、負(fù)極性。3.18 用題318圖(a所示方案觀測網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)響應(yīng),如果輸入波形是矩形脈沖(b),被觀測網(wǎng)絡(luò)分別為c)、(d),那么示波器上顯示的輸出波形各為什么?題3.18圖解:對網(wǎng)絡(luò)(C): RC 5RCT/2 即:T/10 那么圖(C)為微分電路,所以,輸入方波脈沖時(shí)

40、,輸出為正負(fù)尖峰脈沖。對網(wǎng)絡(luò)(d): RC 5RCT/2 即:T/10 那么圖(d)為耦合電路,所以,輸入方波脈沖時(shí),輸出為近似的方波脈沖。3.19 簡要說明白噪聲,產(chǎn)生白噪聲的主要噪聲源以及如何進(jìn)行噪聲頻譜搬移。答:白噪聲的特點(diǎn)是頻譜分布均勻。產(chǎn)生白噪聲的主要噪聲源有:電阻器噪聲源、飽和二極管噪聲源、氣體放電管噪聲源和固態(tài)噪聲源。噪聲信號發(fā)生器中的變換器可用來改變噪聲的頻譜特性,概率密度函數(shù)和進(jìn)行頻譜搬移。習(xí) 題 四4.1 電子示波器有哪些特點(diǎn)?答:電子示波器的根本特點(diǎn)是: 能顯示信號波形,可測量瞬時(shí)值,具有直觀性。 輸入阻抗高,對被測信號影響小。 工作頻帶寬,速度快,便于觀察高速變化的波形

41、的細(xì)節(jié)。 在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個(gè)電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系。4.2 說明電子槍的結(jié)構(gòu)由幾局部組成,各局部的主要用途是什么?答:電子槍由燈絲(h)、陰極(K) 、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。燈絲h用于對陰極K加熱,加熱后的陰極發(fā)射電子。柵極G1電位比陰極K低,對電子形成排斥力,使電子朝軸向運(yùn)動(dòng),形成交叉點(diǎn)F1,調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度,從而改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度。G2、A1、A2構(gòu)成一個(gè)對電子束的控制系統(tǒng)。這三個(gè)極板上都加有較高的正電位,并且G2與A2相連。穿過柵極交叉點(diǎn)F1的電子束,由于電子間的相互排斥作用又散開。進(jìn)入G2

42、、A1、A2構(gòu)成的靜電場后,一方面受到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運(yùn)動(dòng),另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡的作用向軸線聚攏,形成很細(xì)的電子束。4.3 說明電壓調(diào)整電路怎樣調(diào)節(jié)“輝度、“聚焦和“輔助聚焦。答:調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度,從而改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度。調(diào)節(jié)柵極A1的電位可控制電場對電子的作用力的大小,實(shí)現(xiàn)聚焦調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)柵極A2的電位可改變A2與A1的相對電位,控制電場對電子的作用力的大小,實(shí)現(xiàn)輔助聚焦調(diào)節(jié)。4.4 如果要到達(dá)穩(wěn)定顯示重復(fù)波形的目的,掃描鋸齒波與被測信號間應(yīng)具有怎樣的時(shí)序和時(shí)間關(guān)系?答:Txn Ty4.5 熒光屏按顯示余輝長短可分為幾種?

43、各用于何種場合?答:熒光屏按顯示余輝時(shí)間長短可分成為長余輝(100ms1s)、中余輝(1ms100ms)和短余輝(10s10ms)的不同規(guī)格。普通示波器需采用中余輝示波管,而慢掃描示波器那么采用長余輝示波管。4.6 電子示波器由哪幾個(gè)局部組成?各局部的作用是什么?答:電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時(shí)間校正器、電源幾局部組成。Y通道的作用是:檢測被觀察的信號,并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)極板上。X通道的作用是:產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間呈線性關(guān)系的電壓,并加到示波管的x偏轉(zhuǎn)板上去,使電子射線沿水平方向線性地偏移,形成時(shí)間基線。Z通道的作用是:在時(shí)基發(fā)生器輸出的

44、正程時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生加亮信號加到示波管控制柵極上,使得示波管在掃描正程加亮光跡,在掃描回程使光跡消隱。示波管的作用是:將電信號轉(zhuǎn)換成光信號,顯示被測信號的波形。幅度校正器的作用是:用于校正Y通道靈敏度。掃描時(shí)間校正器的作用是:用于校正x軸時(shí)間標(biāo)度,或用來檢驗(yàn)掃描因數(shù)是否正確。電源的作用是:為示波器的各單元電路提供適宜的工作電壓和電流。4.7 示波器主要技術(shù)指標(biāo)有哪些?各表示何種意義?答:1頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)fh也叫帶寬。指垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y方向放大器)對正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率的0.707(-3dB)的頻率范圍。2偏轉(zhuǎn)靈敏度(S)單位輸入信號電壓uy引起光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S:

45、SH / uy3掃描頻率掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。一般示波器X方向掃描頻率可由t/cm或t/div分檔開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié),此開關(guān)標(biāo)注的是時(shí)基因數(shù)。4輸入阻抗輸入阻抗是指示波器輸入端對地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。5示波器的瞬態(tài)響應(yīng)示波器的瞬態(tài)響應(yīng)就是示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號作用下的過渡特性。上升時(shí)間tr越小越好。6掃描方式線性時(shí)基掃描可分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。4.8 現(xiàn)有以下三種示波器,測量上升時(shí)間,為80ns的脈沖波形,選用哪一種好?為什么?1SBT5同步示波器f h=10MHz,tr40ns。2SBMl0通用示波器f h 30MHz, tr 12ns。3S

46、R8雙蹤示波器f h =15MHz, tr 2,1ns。解:1tr1350/ fh350 /1035 ns 2tr2350/ fh350 /3012 ns3tr3350/ fh350 /1523 ns tr2最小,選用SBMl0通用示波器好。4.9 什么是內(nèi)同步?什么是外同步?答:同步信號采自于Y通道的(即被觀察信號)被稱為內(nèi)同步;同步信號采自于來自儀器外部的同步信號的方式被稱為外同步。4.10 與示波器A配套使用的阻容式無源探頭,是否可與另一臺示波器髟配套使用?為什么?答:探頭里的微調(diào)電容是對示波器A調(diào)定的,個(gè)臺示波器的Ci值一般是不同的,所以探頭不能互換,否那么會引入明顯的畸變。4.11

47、延遲線的作用是什么?內(nèi)觸發(fā)信號可否在延遲線后引出,去觸發(fā)時(shí)基電路?為什么?答:當(dāng)示波器工作在內(nèi)觸發(fā)狀態(tài)時(shí),利用垂直通道輸入的被測信號去觸發(fā)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生掃描電壓波,從接受觸發(fā)到開始掃描需要一小段時(shí)間,這樣就會出現(xiàn)被測信號到達(dá)Y偏轉(zhuǎn)板而掃描信號尚未到達(dá)X偏轉(zhuǎn)板的情況,為了正確顯示波形,必須將接入Y通道的被測信號進(jìn)行一定的延遲,以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時(shí)間上相匹配。內(nèi)觸發(fā)信號不能在延遲線后引出,去觸發(fā)時(shí)基電路。如果在延遲線后引出,水平系統(tǒng)的掃描電壓在時(shí)間上相對于垂直通道輸入的被測信號就沒有延遲了。4.12 示波器Y通道內(nèi)為什么既接入衰減器又接入放大器?它們各起什么作用?答:為適應(yīng)Y通道輸入的被

48、測信號的大幅度的變化既接入衰減器又接入放大器。放大器對微弱的信號通過放大器放大后加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板,使電子束有足夠大的偏轉(zhuǎn)能量。衰減器對輸入的大幅度信號進(jìn)行衰減。4.13 什么是連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描?如何選擇掃描方式?答:連續(xù)掃描:掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下,示波管光點(diǎn)將在屏幕上作連續(xù)重復(fù)周期的掃描,假設(shè)沒有Y通道的信號電壓,屏幕上只顯示出一條時(shí)間基線。觸發(fā)掃描:掃描發(fā)生器平時(shí)處于等待工作狀態(tài),只有送入觸發(fā)脈沖時(shí)才產(chǎn)生一次掃描電壓,在屏幕上掃出一個(gè)展寬的脈沖波形,而不顯示出時(shí)間基線。被測信號是連續(xù)的周期性信號時(shí),選擇連續(xù)掃描方式。被測信號是短短暫的周期性脈沖信號時(shí),選擇

49、觸發(fā)掃描方式。4.14 時(shí)基發(fā)生器由幾局部組成?各局部電路起什么作用?為什么線性時(shí)基信號能展開波形?答:時(shí)基發(fā)生器由閘門電路、掃描發(fā)生器和釋抑電路組成。時(shí)基閘門電路的作用是控制掃描電壓發(fā)生器的工作,它是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路,當(dāng)觸發(fā)脈沖到來時(shí),電路翻轉(zhuǎn),輸出高電平,使掃描電壓發(fā)生器開始工作。掃描發(fā)生器掃的作用是產(chǎn)生高線性度的鋸齒波電壓。釋抑電路的作用是用來保證每次掃描都開始在同樣的起始電平上。在水平偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux,該掃描電壓將Y方向所加信號電壓uy作用的電子束在屏幕上按時(shí)間沿水平方向展開。4.15 如何進(jìn)行示波器的幅度校正和掃描時(shí)間校正?答:幅度校正的方法是:設(shè)校正器輸出電壓幅

50、度為1V,把它加到Y(jié)輸入端,靈敏度開關(guān)置于“1檔的校正位置上,調(diào)節(jié)Y軸靈敏度電位器,使波形在Y軸顯示為1cm或1div。掃描時(shí)間校正的方法是:設(shè)校正器輸出電壓的頻率為1KHz,把它加到Y(jié)輸入端,掃描時(shí)間開關(guān)置于“1ms檔的校正位置上,調(diào)節(jié)X軸靈敏度電位器,使標(biāo)尺的滿度范圍內(nèi)正好顯示10個(gè)周期。4.16 雙蹤與雙線示波器的區(qū)別是什么?答:雙蹤示波器的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A和B兩個(gè)通道組成。兩個(gè)通道的輸出信號在電子開關(guān)控制下,交替通過主通道加于示波管的同一對垂直偏轉(zhuǎn)板。A、B兩個(gè)通道是相同的。主通道由中間放大器、延遲線、末級放大器組成,它對兩個(gè)通道是公用的。雙線示波器采用雙線示波管構(gòu)成。雙線示波管在一個(gè)

51、玻璃殼內(nèi)裝有兩個(gè)完全獨(dú)立的電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng),每個(gè)電子槍發(fā)出的電子束經(jīng)加速聚焦后,通過“自己的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)射于熒光屏上,相當(dāng)于把兩個(gè)示波管封裝在一個(gè)玻璃殼內(nèi)公用一個(gè)熒光屏,因而可以同時(shí)觀察兩個(gè)相互獨(dú)立的信號波形。雙線示波器內(nèi)有兩個(gè)相互無關(guān)的Y通道A和B,每個(gè)通道的組成與普通示波器相同。4.17 計(jì)算以下波形的幅度和頻率(經(jīng)探頭接入):1Vdiv位于檔,tdiv位于2s檔。 H2div, D3div H 5div, D 2div H 3div, D 5div解: U2 divdiv104V T3 div2sdiv6s f1/T167KHz U5 divdiv1010V T2 div2sdiv4s f1

52、/T250KHz U3 divdiv106V T5 div2sdiv10s f1/T100KHz2Vdiv位于檔,tdiv位于50s檔。 H 5div, D 6div H 4div, D 4div H 2div, D 5div解: U5 div0.05Vdiv102.5V T6 div50sdiv300s f U4 div0.05Vdiv102V T4 div50sdiv200s f1/T5KHz U2 div0.05Vdiv101V T5 div50sdiv250s f1/T4KHz3Vdiv位于20檔,tdiv位于檔。 H2div, D H=!div, D 1div H, D 2div解:

53、 U2 div20Vdiv10400V T0.5 divsdivs f1/T4Hz U1 div20Vdiv10200V T1divsdivs f1/T2Hz Udiv20Vdiv10100V T2 divsdiv1s f1/T1Hz4.18 有兩個(gè)周期相同的正弦波,在屏幕上顯示一個(gè)周期為6個(gè)div,兩波形間相位間隔為如下值時(shí),求兩波形間的相位差。 10.5 div 22 div 31 div 41.5 div 51.2 div 61.8 div解:1360/630 22360/6120 31360/660 4360/6905360/672 6360/61084.19 取樣示波器的非實(shí)時(shí)取樣過

54、程為什么能將高頻信號變?yōu)榈皖l信號?取樣示波器能否觀測單次性高頻信號?答:非實(shí)時(shí)取樣過程對于輸入信號進(jìn)行跨周期采樣,通過假設(shè)干周期對波形的不同點(diǎn)的采樣,經(jīng)過保持延長后就將高頻信號變成了低頻信號。取樣示波器不能觀測單次性高頻信號,因?yàn)椴荒軐ζ溥M(jìn)行跨周期采樣。4.20 記憶示波管是怎樣實(shí)現(xiàn)記憶波形的功能?記憶示波器能否觀測單次性高頻信號?答:記憶示波器的記憶功能是由記憶示波管完成的。將記憶信號存貯于示波管的柵網(wǎng)上,需要顯示時(shí),泛射槍發(fā)出的流均勻地近乎垂直地射向存儲柵網(wǎng),將柵網(wǎng)存儲的波形在熒光屏上清晰地顯示出來。記憶示波器能觀測單次性高頻信號。4.21 數(shù)字存貯示波器是怎樣工作的?答:數(shù)字存貯示波器采

55、用數(shù)字電路,將輸入信號先經(jīng)過AD變換器,將模擬波形變換成數(shù)字信息,存貯于數(shù)字存貯器中,需要顯示時(shí),再從存貯器中讀出,通過DA變換器,將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在示波管上。習(xí) 題 五5.1 試述時(shí)間、頻率測量在日常生活、工程技術(shù)、科學(xué)研究中有何實(shí)際意義?答:人們在日常生活、工作中離不開計(jì)時(shí),幾點(diǎn)鐘吃飯、何時(shí)上課、幾時(shí)下班、火車何時(shí)開車都涉及到計(jì)時(shí)。工程技術(shù)、科學(xué)研究中時(shí)間、頻率測量更為重要,科學(xué)實(shí)驗(yàn)、郵電通信,人造衛(wèi)星,宇宙飛船、航天飛機(jī)的導(dǎo)航定位控制,都要準(zhǔn)確的測量時(shí)間與頻率測量。5.2 標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)頻如何提供應(yīng)用戶使用?答:標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)頻提供應(yīng)用戶使用有兩種方法:其一,稱為本地比擬法。就是用戶把自

56、己要校準(zhǔn)的裝置搬到擁有標(biāo)準(zhǔn)源的地方,或者由有標(biāo)準(zhǔn)源的主控室通過電纜把標(biāo)準(zhǔn)信號送到需要的地方,然后通過中間測試設(shè)備進(jìn)行比對。其二,是發(fā)送接收標(biāo)準(zhǔn)電磁波法。這里所說的標(biāo)準(zhǔn)電磁波,是指含有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)頻信息的電磁波。5.3 與其他物理量的測量相比,時(shí)頻測量具有哪些特點(diǎn)?答:1測量的精度高; 2測量范圍廣 3頻率的信息傳輸和處理比擬容易并且精確度也很高。5.4 簡述計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測量頻率的原理,說明這種測頻方法測頻有哪些測量誤差?對一臺位數(shù)有限的計(jì)數(shù)式頻率計(jì),是否可無限制地?cái)U(kuò)大閘門時(shí)間來減小1誤差,提高測量精確度?答:是根據(jù)頻率的定義來測量頻率的。假設(shè)某一信號在T秒時(shí)間內(nèi)重復(fù)變化了N次,那么根據(jù)頻率的定義,可

57、知該信號的頻率fx為: fxN/T測量誤差主要有:1誤差:標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間誤差:不可無限制地?cái)U(kuò)大閘門時(shí)間來減小1誤差,提高測量精確度。一臺位數(shù)有限的計(jì)數(shù)式頻率計(jì),閘門時(shí)間時(shí)間取得過大會使高位溢出丟掉。5.5 用一臺七位計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測量fx5MHz的信號頻率,試分別計(jì)算當(dāng)閘門時(shí)間為1s、和10ms時(shí),由于“1誤差引起的相對誤差。解:閘門時(shí)間為1s時(shí): 閘門時(shí)間為0.1s時(shí): 閘門時(shí)間為10ms時(shí):5.6 用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測量頻率,閘門時(shí)間為1s時(shí),計(jì)數(shù)器讀數(shù)為5 400,這時(shí)的量化誤差為多大?如將被測信號倍頻4倍,又把閘門時(shí)間擴(kuò)大到5倍,此時(shí)的量化誤差為多大?解:1 25.7 用某計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測頻率,晶振

58、頻率的相對誤差為fc / fc5108,門控時(shí)間T1s,求: 1測量fx10MHz時(shí)的相對誤差; 2測量fx10kHz時(shí)的相對誤差;并提出減小測量誤差的方法。解:12從fx / fx的表達(dá)式中可知, 提高晶振頻率的準(zhǔn)確度可減少fc / fc的閘門時(shí)間誤差, 擴(kuò)大閘門時(shí)間T或倍頻被測信號可減少1誤差。5.8 用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測信號的周期,晶振頻率為10MHz,其相對誤差fc / fc5108,周期倍乘開關(guān)置100,求測量被測信號周期Tx10s時(shí)的測量誤差.。解:5.9 某計(jì)數(shù)式頻率計(jì),測頻率時(shí)閘門時(shí)間為1s,測周期時(shí)倍乘最大為 10 000,晶振最高頻率為10MHz,求中界頻率。解:5.10 用計(jì)

59、數(shù)式頻率計(jì)測量fx200Hz的信號頻率,采用測頻率(選閘門時(shí)間為 1s)和測周期(選晶振周期Ts)兩種測量方法。試比擬這兩種方法由于“1誤差所引起的相對誤差。解:測頻率時(shí):測周期時(shí):5.1l 拍頻法和差頻法測頻的區(qū)別是什么?它們各適用于什么頻率范圍?為什么?答:拍頻法測頻是將待測頻率為fx的正弦信號ux與標(biāo)準(zhǔn)頻率為fc的正弦信號uc直接疊加在線性元件上,其合成信號u為近似的正弦波,但其振幅隨時(shí)間變化,而變化的頻率等于兩頻率之差,稱之為拍頻F。那么:fxfcF差頻法測頻是待測頻率fx信號與本振頻率fl信號加到非線性元件上進(jìn)行混頻,輸出信號中除了原有的頻率fx、fl分量外,還將有它們的諧波n fx

60、、m fl ,及其組合頻率n fxmfl,其中m,n為整數(shù)。當(dāng)調(diào)節(jié)本振頻率fl時(shí),可能有一些n和m值使差頻為零,即n fxmfl0,那么被測頻率:fxm/nfl拍頻法測頻率在音頻范圍,因?yàn)橄嗤念l率穩(wěn)定度條件下,高頻信號頻率的絕對變化大,所以,拍頻法測頻率在音頻范圍,通常只用于音頻的測量,而不宜用于高頻測量。差頻法測頻率適用于高頻段的測量,可測高達(dá)3000 MHz的微弱信號的頻率,測頻精確度為10-6左右。5.12 利用拍頻法測頻,在46s內(nèi)數(shù)得100拍,如果拍頻周期數(shù)計(jì)數(shù)的相對誤差為 l,秒表誤差為,忽略標(biāo)準(zhǔn)頻率(本振)的誤差,試求兩頻率之差及測量的絕對誤差。解: 5.13 簡述電橋法、諧振

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