自動識別產(chǎn)品檢測與分析-5(2-3)

112014-15（1）付麗華信息與控制學(xué)院自動識別產(chǎn)品測試與分析122上節(jié)回顧第2章常用電子測量儀器儀表2.3電子示波器2.4電子計數(shù)器2.5電子電壓表23（1）檢查電源：（2）儀器校準(zhǔn)（3）信號連接（4）參數(shù)測量幅度的測量周期和頻率的測量上升時間和下降時間的測量調(diào)幅系數(shù)的測量【使用步驟】上節(jié)回顧--電子示波器的使用方法4電子計數(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)對在給定時間內(nèi)通過的脈沖進(jìn)行計數(shù)并顯示其計數(shù)結(jié)果。按其測量功能分類：（1）通用計數(shù)器（2）頻率計數(shù)器（3）計算計數(shù)器上節(jié)回顧--電子計數(shù)器帶有微處理器、具有計算功能的計數(shù)器。它除具有計數(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)行測量、計算和顯示等全部工作。5【測量參數(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章常用電子測量儀器儀表

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)字式電壓表首先對被測模擬電壓進(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1兩個數(shù)碼的顯示位稱為顯示位。顯示位?！緮?shù)字電壓表】2.5電子電壓表表示電壓表所能測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)字電壓表的一項重要指標(biāo)，它是指數(shù)字電壓表能測量的最大電壓超過其量程值的能力。一臺數(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電壓的最小變化值的能力，即顯示器末位跳變一個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)。滿度誤差有時也用與之相當(dāng)?shù)哪┪粩?shù)字的跳變個數(shù)來表示，記為±n個字。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電壓靠近，直到兩者趨于相等為止。此時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，將被測電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔，然后在該時間間隔內(nèi)對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，以實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。15（1）準(zhǔn)備階段(t0～t１)：計數(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)換器對被測電壓Ux定時積分。輸出線性上升計數(shù)器減法計數(shù),從N1到0停止(計時)

(3)比較階段(t2

～t3)：本階段對基準(zhǔn)電壓進(jìn)行定值反向積分。輸出線性下降計數(shù)器加法計數(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、能自動調(diào)零、自動轉(zhuǎn)換量程、自動轉(zhuǎn)換及顯示極性。用大規(guī)模集成電路，體積小，可靠性好，測量功能齊全，操作簡便。內(nèi)部有較完善的保護(hù)電路，過載能力強(qiáng)。2、不足之處：不能反映被測量的連續(xù)變化過程以及變化的趨勢。不適于作電橋調(diào)平衡用的零位指示器。價格偏高?！緮?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)被測電壓的種類選擇電壓表的類型。根據(jù)被測電壓的大小選擇量程適宜的電壓表。保證被測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。在測量高頻電壓時，應(yīng)盡量選擇輸入電容小的電壓表。測量非正弦波電壓，應(yīng)根據(jù)被測電壓波形的特征，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】正確放置電表。測量前，要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零和電氣調(diào)零。注意被測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。測量電阻時，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)電路時應(yīng)注意。【數(shù)字電壓表】--選擇和使用2.5電子電壓表【概念辨析】【時域測量】

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

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

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

2、掃頻信號發(fā)生器

3、被測電路4、檢波探頭

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

晶振信號（含多次諧波）5MHz5MHz5MHz混頻輸出20KHz20KHz02.6掃頻儀【頻率特性測試儀的工作原理】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能獲得的最高瞬時頻率一次掃頻時能獲得的最低瞬時頻率253、相對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)小于信號瞬時頻率的掃頻信號；“寬帶掃頻”：△f

和瞬時頻率可以相比擬的掃頻信號。4、掃頻線性掃頻信號瞬時頻率變化和調(diào)制電壓瞬時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)性在幅頻特性測試中，必須保證掃頻信號的幅度恒定不變。掃頻信號的振幅平穩(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【頻率特性測試儀典型產(chǎn)品】1、BT3C-A型頻率特性測試儀

BT3C-A型頻率特性測試儀是利用示波管直接顯示被測設(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?！咎攸c(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

儀器在測量之前應(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網(wǎng)絡(luò)時，地線應(yīng)盡量短，以免產(chǎn)生誤差。對于輸出端帶有檢波電路的待測網(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)被測網(wǎng)絡(luò)輸出端帶有直流電位時，Y軸輸入應(yīng)選用AC耦合方式；當(dāng)被測網(wǎng)絡(luò)輸入端帶有直流電位時，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—注意事項掃頻儀工作在高頻狀態(tài)時，應(yīng)注意掃頻信號輸出和被測網(wǎng)絡(luò)（或設(shè)備）之間的阻抗匹配。如被測網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗不是75Ω，為了減小測試誤差，應(yīng)在儀器的掃頻輸出與被測網(wǎng)絡(luò)輸入端之間加入一個阻抗匹配器。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，要注意“+”、“—”極性轉(zhuǎn)換被測件要注意屏蔽，否則由于受分布參數(shù)及輸出與輸入之間反饋等影響，會引起測量誤差。當(dāng)需要特殊頻率的頻標(biāo)時，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，此時掃頻儀可作為一般信號發(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，在眾多的頻標(biāo)中可看到一個特殊的標(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)行測量時，要特別注意被測電路（或設(shè)備）增益的讀法，可結(jié)合實際測量熟練掌握。3、BT3C-A型掃頻儀的應(yīng)用—注意事項2.6掃頻儀31【測量幅頻特性】根據(jù)被測網(wǎng)絡(luò)的工作頻率及測試條件，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網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。2.6掃頻儀【測量幅頻特性】33①測量增益圖(d)所示，若此時掃頻信號輸出衰減的讀數(shù)為CdB，圖形高度為H。當(dāng)檢波探測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，此時輸出衰減的讀數(shù)若為DdB，則該放大器的增益：

A＝CdB—

DdB ②測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。有時為了更精確地測量，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【測量幅頻特性】34③測量回路Q值為了求得被測調(diào)諧回路的Q值，可采用外接頻標(biāo)方式來測試。調(diào)節(jié)外接信號發(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發(fā)生器的相對應(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試時階梯信號源為被測晶體管提供偏置。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)確測試晶體管特性曲線及適應(yīng)測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量原理（1）二極管特性測試2.7晶體管特性圖示儀37（2）晶體管輸出特性IC=f（UCE）測試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]到階梯信號作為掃描信號要提供大的功率，在電路上實現(xiàn)起來比較麻煩，實際儀器中晶體管輸入特性測試原理框圖2.7晶體管特性圖示儀39（4）場效應(yīng)管漏極特性ID=f(UDS)

測試2.7晶體管特性圖示儀40（5）場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性ID=f(UGS)測試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～50mA/級，分17擋；（6）階梯電壓：0.05V/級～1V/級，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