《电子测量与仪器》陈尚松版的-课后答案

1、第二章误差与测量不确定度2.1名词解释：真值、实际值、示值、误差、修正值。答：真值是指表征某量在所处的条件下完善地确定的量值；实际值是指用高一级或高出数级的标准仪器或计量器具所测得的数值，也称为约定真值；示值是指仪器测得的指示值，即测量值；误差是指测量值或称测得值、测值与真值之差；修正值是指与绝对误差大小相等， 符号相反的量值。2.2测量误差有哪些表示方法？测量误差有哪些来源？答：测量误差的表示方法有：绝对误差和相对误差两种；测量误差的来源主要有：1仪器误差2方法误差3理论误差4影响误差5人身误差。2.3误差按性质分为哪几种？各有何特点？答：误差按性质可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。各

2、自的特点为：系统误差：在同一条件下，屡次测量同一量值时， 绝对值和符号保持不变， 或在条件改变时， 按一定规律变化；随机误差：在同一条件下，屡次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化； 粗大误差：在一定条件下，测量值显著偏离其实际值。(x x)2 ；s(x)2.4何谓标准差、平均值标准差、标准差的估计值？答：标准差是指对剩余误差平方后求和平均，然后再开方即平均值标准差是任意一组n次测量样本标准差的.、n分之一，即s(X)标准差的估计值即 s(x) I (xiX)2。X n 1 i i2.5归纳比拟粗大误差的检验方法。答：粗大误差的检验方法主要有莱特检验法，肖维纳检验法以及格拉布斯检验法

3、。莱特检验法：假设一系列等精度测量结果中，第i项测量值Xi所对应的残差i的绝对值i 3sx那么该误差为粗差，所对应的测量值Xi为异常值，应剔除不用。本检验方法简单，使用方便，也称3s准那么。当测量次数 n较大时，是比拟好的方法。本方法是以正态分布为依据的，测值数据最好n200，假设n 10时使用。一般在工程中应用，判那么不严，且不对应确定的概率。格拉布斯检验法：对一系列重复测量中的最大或最小数据，用格氏检验法检验，假设 残差 max Gs。本检验法理论严密，概率意义明确，实验证明较好。2.6绝对误差和相对误差的传递公式有何用处？答：绝对误差传递公式:j 1 XjXj在进行系统误差的合成时，如果

4、表达式中各变量之间的关系主要为和差关系时，利用绝对误差传递公式更方便求解总系统误差的绝对误差;m |n f相对误差传递公式：yXj在进行系统误差的合成时，如果表达式中各变量之j 1 Xj间的关系主要为乘、除，开方以及平方关系时，利用相对误差传递公式更方便求解总系统误 差的相对误差。2.7测量误差和不确定度有何不同？答：测量误差是指测量值或称测得值、测值与真值之差，它以真值或约定真值为中心， 误差是一个理想的概念，一般不能准确知道，难以定量；不确定度是指与测量结果相联系的一种参数，用于表征被测量之值可能的分散性程度， 即一个完整的测量结果应包含被测量值的估计与分散性参数两局部，而测量不确定度是以

5、被测量的估计值为中心。测量不确定度是反映人们对测量认识缺乏的程度，是可以定量评定的。比照工程庆差不确定度含义反映测量结果偏离真值的程度反映测量结果的分散程度符号非正即负恒为正值分类随机误差、系统误差、粗大误差A类评定和B类评定表示付号符号较多、且无法规定规疋用u、Uc、U、Up表小合成方式代数和或均方根均方根主客观性客观存在，不以人的认识程度改 变与人们对被测量及测量过程 的认识有关与真值的关系有关无关2.8归纳不确定度的分类和确定方法？答：不确定度分为 A类标准不确定度和 B类标准不确定度。由一系列观测数据的统计分析来评定的分量称为A类标准不确定度；不是用一系列观测数据的统计分析法，而是基于

6、经验或其他信息所认定的概率分布来评定的分量称为B类标准不确定度。确定方法：1A类评定是用统计分析法评定，其标准不确定度u的求法等同于由系列观测值获得的标准差，即A类标准不确定度就等于标准差，即2B类评定不用统计分析法，而是基于其他方法估计概率分布或分布假设来评定标准差 并得到标准不确定度。2.9归纳测量数据处理的方法。答：测量数据处理的方法主要有效数字、算术平均值加不确定度、表格或曲线等。有效数字是指在测量数值中， 从最左边一位非零数字起到含有误差的那位存疑数为止的 所有各位数字。数据修约规那么：四舍五入，等于五取偶数。最末一位有效数字存疑数应与测量精度是同一量级的。 测量数据可绘制成曲线或归

7、纳成经验公式，以便得出正确、直观的结果。2.10用图2.22中a、 b两种电路测电阻 Rx，假设电压表的内阻为 Rv，电流表的内阻为 Ri，求测量值受电表影响产生的绝对误差和相对误差，并讨论所得结果。图2.22 题2.10图解：(a) Rx(RxRJIRxRjRRx(b)R=RxRx100在Rz 一定时被测电阻R2XRxRv0oRxR xRv100 00FX越小，其相对误差越小V I (Rx Ri) R xIIRxRi1100 %1RVr?,故当FX相对Rz很小时，选此方法测量。R R xRxR|RRrR 瓦 10000 式 10000在Ri 一定时，被测电阻Rx越大其相对误差越小，故当Rx相

8、对RI很大时，选此方法测量。2.11用一内阻为RI的万用表测量以下列图所示电路A、B两点间电压，设E= 12V ,R1 = 5k Q ,R2 = 20kQ，求：1如E、R1、R2都是标准的，不接万用表时A、B两点间的电压实际值 Ua为多大？2如果万用表内阻 R|= 20k Q,那么电压Ua的示值相对误差和实际相对误差各为多大？3如果万用表内阻 Ri= |M Q,那么电压Ua的示值相对误差和实际相对误差各为多大？R2解：120k9.6V5k 20k2Ua测量值为：UaR1ER2 / R|R2 / R|5k1220k/20k20k/20k所以Ua的示值相对误差125k 10k10k8.0VU 8.

9、0 9.6Ux 8.020%U 8.09.617%UA9.63Ua测量值为：E12UAR2R|20k/1MR1 R2R|5k 20k / 1MUA的实际相对误差为A所以Ua的示值相对误差1219.6k5k 19.6kU 9.569.56V9.60.42%Ua的实际相对误差为Ux 9.56U 9.56 9.6UA 9.60.42%由此可见，当电压表内阻越大，2.12 CD 13型万用电桥测电感的局部技术指标如下：5叮一1. 1mH挡：2%读数值土 5叮；10mH 110mH挡：土 2% 读数值土 0.4% 满度值。试求被测电感示值分别为10卩；并以所得绝对误差为例，测量结果越准确。110 HL2

10、%10 H 5 H0.2 H5 H5.2 HL5.2 Hn/L52%L10 H2800 HL2%800 H 5 H16 H5 H21 HL21 Hn/L2.6%L800 H320mHL2%20mH 0.5% 110mH0.4mH0.55mHL0.94mHn/L4.7%L20mH4100mHL2%100mH0.5% 110mH2mH0.55mHL2.55mH小“L2.6%L100mH800 H, 20mH，100mH时该仪器测量电感的绝对误差和相对误差。 讨论仪器误差的绝对局部和相对局部对总测量误差的影响。解：根据误差公式计算各电感误差如下：由以上计算过程中的绝对误差， 可知当被测电感较小时仪器

11、误差的绝对局部对总误差影 响大，而被测电感较大时仪器误差的相对局部对总误差影响大。这里对每个量程都有一个临界值：0.94mH2.55mH5叮一1. 1mH档：临界值Li,2% L,5 H , L,250 H即当被测电感L小于250时：仪器误差的绝对局部对总误差影响大。即当被测电感L大于250时：仪器误差的相对局部对总误差影响大。10mH 110mH 档：临界值 L2,2% L20.5% 110mH， L2 27.5mH即当被测电感L小于27.5mH时：仪器误差的绝对局部对总误差影响大。 即当被测电感L大于27.5m H时：仪器误差的相对局部对总误差影响大。只2.5级电流表3mA量程的满度相对误

12、差。现有以下几只标准电流表，问选用2.13检定哪只最适合，为什么？10.5 级 10mA 量程；230.2 级 15mA 量程；4解：2. 5级电流表3mA量程的绝对误差为10. 5级10mA量程的绝对误差为20. 2级10mA量程的绝对误差为30. 2级15mA量程的绝对误差为40. 1级100mA量程的绝对误差为0.2级10mA量程；0.1级100mA量程。2.5%X 3mA = 0.075mA0.5%x 10mA = 0.05mA0.2%x 10mA = 0.02mA0.2%x 15mA = 0.03mA0.1 %x 100mA = 0.1mA4的绝对误差太大,由以上结果可知1， 2，

13、3都可以用来作为标准表，而其中1 2量程相同，而3的量程比1 2大，在绝对误差满足要求的情况下,应尽量选择量程接近被检定表量程，但2 3准确度级别高，较贵，所以最适合用作标准表的是0. 2级10mA量程的。2.14检定某一信号源的功率输出，信号源刻度盘读数为90 yW,其允许误差为土 30%，检定时用标准功率计去测量信号源的输出功率，正好为75 yW。问此信号源是否合格 ？解：信号源频率的测量绝对误差为75 yW- 90yW = - 15yW5.000 0.0011 1010 i 1(3 11 6 2 15 4 9 10 1 7)5.0054 5.005相对误差为石16.7% 30%,所以此信

14、号源合格。2.15对某直流稳压电源的输出电压Ux进行了 10次测量，测量结果如下:次数12345678910电压N5.0035.0115.0064.9985.0154.9965.0095.0104.9995.007求输出电压Ux的算术平均值U及其标准偏差估值 s(U)。 解：Ux的算术平均值次数12345678910电压/V5.0035.0115.0064.9985.0154.9965.0095.0104.9995.007残差(10 - 3V)-2.45.60.6-7.49.6-9.43.64.6-6.41.6标准偏差估值s(U) . 1 “(Ui U)2V9 i 1122222222223

15、2*一 ( 2.4)5.60.6( 7.4)9.6( 9.4)3.64.6( 6.4)1.6 (10 )9 i 11105.7631.360.36 57.7692.16 88.36 12.96 21.1640.96 2.56 (109 i 19 如4 10 6 0.0062 0.006V2.16对某恒流源的输出电流进行了8次测量，数据如下:次数12345678I/mA10.08210.07910.08510.08410.07810.09110.07610.082求恒流源的输出电流的算术平均值I ,标准偏差估值s(I)及平均值标准偏差估值 s(l)。解：恒流源的输出电流的算术平均值10.000

16、0.001(82 79 85 84 78 91 76 82)10.0821 10.082154.88 100.00470.005mAi 1次数12345678I/mA10.08210.07910.08510.08410.07810.09110.07610.082残差103mA-0.1-3.12.91.9-4.18.9-6.1-0.1j 8标准偏差估值s(I) 了 (Ii I )2J1( 0.1)2( 3.1)22.921.92( 4.1)2 8.92( 6.1)2( 0.1)2 (10 3)2. 7 i 13)0.01 9.61 8.41 3.61 16.81 79.21 37.21 0.01

17、 (10平均值标准偏差估值s(I) S(I).047 0.0017 0.002 mA8;82.17两种不同的方法测量频率，假设测量中系统误差已修正，所测得的频率的单位为kHz。方法 1100.36100.41100.28100.30100.32100.31100.37100.29方法 2100.33100.35100.28100.29100.30100.291假设分别用以上两组数据的平均值作为该频率的两个估计值，问哪一个估计值更 可靠？2用两种不同方法的全部数据，问该频率的估计值即加权平均值为多少？解：1方法1 :f1100. 00 0.018(3641283032313729)100. 33

18、0kHz1次数12345678f/kHz100.36100.41100.28100.30100.32100.31100.37100.29残差102kHz38-5-3-1-24-4标准偏差估值S(f1)f1)27A282( 5)2( 3)2( 1)2( 2)242( 4)2 (10 2)29 64 25 9 1 4 16 16 (10 2)2144 10 4 0.045kHz同理可求出方法2的标准偏差估值,f2100.000.01 1(33 35 2829 3029)100.307 kHz6 i 1次数123456f/kHz100.33100.35100.28100.29100.30100.29

19、残差10-2kHz2.34.3-2.7-1.71.3-1.7标准偏差估值s(f2)54 f2)2円必2(2.7)2( 1.7)21.32( 1.7)2 (10 2)2M 65.29 18.49 7.29 2.89 1.69 2.89 (10 2)2 5 i 1.5 3854104 5m Xi2由 x24得f m1100.330 100.3072 20.027100.31 kHz1 10.04520.0272由此可见方法2测得的数据更为可靠。该频率的估计值为 100.31kHz。2.18 设对某参数进行测量，测量数据为1464.3，1461.7，1462.9，1463.4，1464.6，1462

20、.7,试求置信概率为 95%的情况下，该参量的置信区间。解：因为测量次数小于 20,所以测量值服从t分布，第一步：求算术平均值及标准偏差估值1460(4.3 1.7 2.9 3.4 4.6 2.7)1463.3次数123456x1464.31461.71462.91463.41464.61462.7残差1.0-1.6-0.40.11.3-0.6标准偏差估值s(x)I1(xi x)21/5 i i1.02(1.6)2( 0.4)2 0.121.32(0.6)21.07算术平均值标准偏差估值s(x)s(x)61.0760.4第三步：估计该参量的置信区间X ts(x),x ts(x)，其中第二步：查

21、附录B： t分布表，由n 1=5 及 P=0.95，查得 t=2.571ts(x) 2.571 0.41.0那么在95%的置信概率下，电感L的置信区间为1462.3，1464.3。2.19具有均匀分布的测量数据，当置信概率为100%时假设它的置信区间为E(X) kc (X),E(X) + kc (X)，问这里k应取多大？解：依题意得E(X) k (X)E(X)k(X)P(X)dx 100% 由均匀分布可得 P(X)b 1a bE(X) xP(X)dx x dxa b a 22(x)x E(X)2p(X)dxbaxa b2(b a)212(x)baba.122、3代入E(X) k (X)E(X)

22、 k (X)P(X)dx2k (X)b ab2k2 3k 100%，解得 k 3 32.20对某电阻进行了 10次测量，测得数据如下:次数12345678910R/k Q46.9846.9746.9646.9646.8146.9546.9246.9446.9346.91问以上数据中是否含有粗差数据？假设有粗差数据，请剔除，设以上数据不存在系统误差 在要求置信概率为 99%的情况下，估计该被测电阻的真值应在什么范围内？ 解：先求得被测电阻的平均值R 46(0.98 0.970.96 0.960.81 0.950.92 0.940.93 0.91)10 i 146.933 kQ次数12345678

23、910R/k Q46.9846.9746.9646.9646.8146.9546.9246.9446.9346.91残差10 3 k Q47372727-12312-137-3-23标准偏差估值s(R) 1 (Ri R)2-9 i i1 10222222222232472 372 272 272 ( 123)2 122 ( 13)2 72 ( 3)2 ( 23)2 (10 3)29 i 10.049 k Q按格拉布斯检验法，在置信概率为99%的情况下，n= 10查表得G = 2.41Gs 2.41 0.049 0.11850.123，剔除 Rs 后重新计算判别，得 n = 9, Pc = 99

24、%时，G= 2.321 9R 46 (0.98 0.97 0.96 0.96 0.95 0.92 0.94 0.93 0.91)9i 146.947 k Qs(R).8i14722 2 2 2372727122 2(13)732(3)( 2 3) (10 )0.023 k QGs 2.32 0.0230.053可见余下数据中无异常值。2.21设两个电阻 Ri = (150 0.6) Q, R2= 62Q 0.4%，试求此两电阻分别在串联和并联时的总 电阻值及其相对误差，并分析串并联时对各电阻的误差对总电阻的相对误差的影响？解：1串联时，总电阻值 只串=R1 R2150 62212R串=(R|R

25、1) (R2R2)(R1 R2)R1R20.562 0.4%0.5 0.2480.748R串0.748R串=0.35%R2122并联时，总电阻值 R并陋 150 62 43.9R1 R2150 62因式中含有两个变量的乘积项且含有分母，所以用相对误差传递公式较方便，得ln R并R并Riln R并RTR2In R并In R In R2ln(RR2)1rR并RiR21R1 R2R2R2R1 R2R,RiR1 R2R2R262150 62兰+- ( 0.4%)150 6215062 0.0033150 0.4%+212由以上计算结果可知，阻误差影响大。2.22对某信号源的输出频率fx进行了110.0

26、70, 110.060, 110.050, 110.040, 阿卑-赫梅特判剧判别是否存在变值系差。0.2046+2120.62120.38%212串联时大电阻 R1对总电阻误差影响大， 并联时小电阻R2对总电10次等精度测量，结果为110.050, 110.090, 110.090,110.030, 110.035，110.030 kHz，试用马利科夫及解：输出频率fx的平均值fx9070 605040 30 35 30)1fx 1100.001(509010110.0545110.054(45 35555)( 45 145245) 10 41750 10 4 | iMAX |次数12345

27、678910fx/kHz110.050110.090110.090110.070110.060110.050110.040110.030110.035110.030残差104 kHz-4535535515555-45-145-245-195-245a由马利科夫判据得:n/2nDii 1i n/2 1故存在变值系差b由阿卑-赫梅特判据得:0.00135 0.00090.000750.00485(45) 355 355 355(245) ( 195)( 195)(245) 10-15975 126025 55025 85252475 35525 47775 4777510_8349975 1080

28、.0035标准偏差估值s2(fx)109i(fiif)21 10(45)2 3552( 195)2 ( 245)2 (10 4)29i 11 10402470 109 i 10.0005n 1s2 (x)9 0.0005 0.0015VjVj 1i 10.0035 n 1s2 (x)0.0015故存在变值系差2.23试举出一种采用微处理器消除系统误差的方法，简单说明消除系统误差的原理。答：采用微处理器消除系统误差的方法有很多，例如直流零位校准，自动校准，相对测量等,下面以自动校准为例， 简要说明消除系统误差的原理。自动校准主要是在仪器内部存储校准数据表和内插公式系数表，在正式测量时，微处理器根

29、据测量结果、校准表以及内插系数表 进行计算得到修正后的准确测量值。2.24采用微差法测量一个 10V电源，使用标准为标称相对误差为土0.1 %的9V稳压电源。假设要求测量误差 AUo/Uov土 0.5%，电压表量程为 3V，问选用几级电表？解：由题意及微差法误差公式得U0 B A AU0 B A B这里标准量B为9V，微差A为1V，标准相对误差为土 0.1%UoA 1.0.1%0.5%19可得A 3.6%AUm3.6%31.2%所以选用3V量程的1级电压表即可。2.25按公式j4L测量金属导线的电导率,d R式中L为导线长度(cm) ,d为截面直径(cm),lnLlnlnln 4 ln L l

30、n2lnd ln RR为被测导线的电阻(Q)o试说明在什么测量条件下误差最小？对哪个参量要求最高?解：因为公式中含有分子和分母，用相对误差传递公式较方便。lnR误差为土 5%,电容C4的允许误差为土 2%, R3为精密电位器，其允许误差为土 1 %，试计算Rx的相对误差为多少？解：因为公式中含有分子和分母，用相对误差传递公式较方便。In RxR3In RxC4C4In RxC2Rx-R3C2In RxInR3In C4In C2R3C4C2Rx-R3C4C21%2% (5%)8%2.27 用-电压表对某一电压精确测量10 次,单位为伏特，测得数据如下次数12345678910U/V30.473

31、0.4930.5I30.6030.5030.4830.4930.4330.5230.45In L 21 nd In RL R2L d R由上式可知对截面直径 d的要求最高。2.26通过电桥平衡法测量某电阻，由电桥平衡条件得出Rx罢，电容C2的允许解：1求出算术平均值丄U10i试写出测量结果的完整表达式。130.000.01(47 49516050 4849 43 52 45)1030.49430.49_n2计算viUi U列于表中，并验证Vi0。i 1次数12345678910U/V30.4730.4930.5I30.6030.5030.4830.4930.4330.5230.45残差103

32、V-24-4161066-14-4-6426-443计算标准偏差估值：s 110 v101 i 11 10 2 2 s Q ( 24)( 4).9 i 10.0460 V223 226( 44) (10 )4按莱特准那么判断有无 Vj 3s 0.1380.14，没有异常数据。5写出测量结果表达式：U U 3ks (30.49 0.14) V取置信系数k 32.28立方体积V f Ibh Ibh的长、宽、高不确定度分别为u I ,u b ,u c试求V的相对标准不确定度。解：2.2 n f 2由 U c y% xii 1 Xi由数学模型直接对l,b,h求偏导可得合成不确定度2 f 2 f 2 f

33、 2Uc(y)(丁)(二)(匚)lb h(bh)2 (lh)2 (lb)2b2h2 l2h2 l2b222.29园柱体积 V r h的半径和高不确定度为u r ,u h 试求V的相对标准不确定度。解：2.2 n f 2由 U c yUc xii 1 xi由数学模型直接对r, h求偏导可得合成不确定度2 / f 2 / f 2Uc(y)()()r h(2 rh)2( r2)22r2h22r4解：UcA.112442、. 32.30设某测量结果有关 A类不确定度如下表所示，求该测量结果的合成不确定度、自由度 及总不确定度取置信概率p = 0.95。序号不确定度自由度来源符号数值符号数值1基准UA1

34、1V 152读数UA21V 2103电压表UA3占V 344电阻表UA42V 4165温度UA52V 514 U CA(2-3)428 5AAN 2U Ai11 244.,.5i 1i10 41612.31用数字电压表测量电压，测得一组数据的平均值为V=100.02144550v ,并求得其扩展不确定度U=0.355mv，当要求U只取一位有效数字时，该测量结果如何表示？2.32对某测量结果取有效数字:3345.14150取七位有效数字为3345.142;取六位有效数字为3345.14;取四位有效数字为3345;取一位有效数字为3.3X 103。195.10501取五位有效数字为195.10;取

35、一位有效数字为2.0X 102。28.1250取一位有效数字为28。2.33设TOS6100所测的接地电阻为 Rx, JD-2标准电阻为 Rn，取JD-2标准电阻为100mQ, 在接地电阻测试仪 TOS6100上进行10次重复测量，得到测量结果如下表所示：次数12345678910R/m Q101101102101101102101101102101TOS6100在100m时的分辨率为2mQ，此时自由度为50,接地导通电阻测试仪检定 装置经检定，符合其技术指标要求，100mQ处的误差为土 0.2%，此时自由度为50,试求测量结果的扩展不确定度。解：1由标准电阻测量仪的示值误差引起得标准不确定度

36、分量Ri ,I 100m0.2%aR1 0.12m自由度1 502电阻测量重复性引起得标准不确定度分量R2，由10次测量得数据，用贝塞尔法计0.15m，那么电阻重复性,10算单次测量标准差 s(Rd)=0.48 mQ，平均值的标准差S(Rd)测量引起得不确定度为R2 s(Rd)0.15m自由度 2 n 19(3)不确定度合成由于不确定度分量R1, R2相互独立，因此，电阻测量得合成标准不确定度为Rc, R2R；、0.122 0.1520.19m自由度R：(0.19)4(0.12)：50(0.15)：229(4)扩展不确定度取置信概率P=95%,由自由度22查t分布表得t0.95 (22)2.0

37、80，即包含因子k=2.080。于是，电阻测量得扩展不确定度为R=kRc=2.080 X mQ解:Xi(yi bxi a) 012.34测量x和y的关系，得到下表中的一组数据：xi4111826354352606972yi8.817.826.837.048.558.870.380.592.195.9试用最小二乘法对上述实验数据进行最正确曲线拟合。(yia) 0代入题中给出相应的测量数据，为计算方便先代入28.8=4b+a58.8=43b+a17.8=11b+a70.3=52b+a26.8=18b+a80.5=60b+a37.0=26b+a92.1=69b+a48.5=35b+a95.9=72b

38、+a10个方程相加得：536.5=390b+10a(2)再将2式10个方程分别乘以xi即得1式的10个方程：35.2=16b+4a2528.4 =1849 b+43a195.8=121b+11a3655.6 =2704 b+52a482.4=324b+18a4830 =3600b+60a962=676b+26a6354.9 =4761 b+69a1697.5=1225b+35a6904.8 =5184 b+72a10 个方程相加得：27646.6=20460b+390a(1)这里(1) 2(称正规方程，解出这两个方程得：a=3.73b=1.28贝冋作出最正确曲线如图下所示。相应直线方程为：y=

39、1.28x+3.73第三章信号发生器思考题与习题3.1信号发生器的常用分类方法有哪些？按照输出波形信号发生器可以分为哪些类？ 答：1按频率范围分类；2按输出波形分类； 3按信号发生器的性能分类。其中按照输出波形信号发生器可以分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦信号发生器又可包括脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、 图形信号发生器、噪声信号发生器等。3.2正弦信号发生器的主要技术指标有哪些？简述每个技术指标的含义？ 答：正弦信号发生器的主要技术指标有：1频率范围指信号发生器所产生信号的频率范围；2频率准确度频率准确度是指信号发生器度盘或数字显示数值与实际输

40、出信号频率间的偏差；3频率稳定度频率稳定度是指其它外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小4失真度与频谱纯度通常用信号失真度来评价低频信号发生器输出信号波形接近正弦波的程度，对于高频 信号发生器的失真度，常用频谱纯度来评价；5输出阻抗6输出电平输出电平指的是输出信号幅度的有效范围；7调制特性 是否能产生其他调制信号。3.3可变频率振荡器频率 fi= 2.49964.5000MHz ,固定频率振荡器频率 f2=2.5MHz，假 设以fl和f2构成一差频式信号发生器，试求其频率覆盖系数，假设直接以fl构成一信号发生器，其频率覆盖系数又为多少？解：因为差频式信

41、号发生器f0= fl - f2所以输出频率范围为：400Hz2.0000MHz频率覆盖系数 k02.0000MHz =5000=5 103400Hz如果直接以f1构成一信号发生器，那么其频率覆盖系数,4.5000MHz, k01.82.4996MHz3.4简述高频信号发生器主要组成结构，并说明各组成局部的作用？答：高频信号发生器主要组成结构图如以下列图所示：可变L .主振级电抗器FM缓冲级调制级输出级-输出t t t-Bb监测器1内调制内外外调制输入1电源振荡器AMG高频信号发生器原理框图考1主振级产生具有一定工作频率范围的正弦信号，是信号发生器的核心。2缓冲级主要起阻抗变换作用， 用来隔离调

42、制级对主振级可能产生的不良影响，以保证主振级工作的稳定。3调制级主要进行幅度调制和放大后输出，并保证一定的输出电平调节和输出阻抗。4输出级进一步控制输出电压的幅度，使最小输出电压到达凶数量级。3.5要求某高频信号发生器的输出频率f = 860MHz，其可变电容器的电容 C的变化范围为50pF200pF，请问该如何进行波段划分，且每个波段对应的电感应为多大？解:max min2 LCminCmax200 22, LC max而 k60MH = 7.5 , k kn8Hzlgk nlg0.9kIg7.5lg1.80875 3.430.255由 fmin =2. LCmax2 L200pF8MHz，

43、所以 L01.979 H相邻波段的电感值满足:严k2，所以可以计算得出L10.495 HL20.124 HL10.031 H3.6简述脉冲信号发生器的主要组成局部及主要技术指标? 答：脉冲信号发生器的组成框图如以下列图所示：脉冲信号发生器的根本组成脉冲信号发生器具有如下主要技术指标：能输出同步脉冲及与同步脉冲有一定延迟时间的主脉冲；延迟时间可调；主脉冲的频率可调、脉宽可调、极性可切换，且具有良好的上升 时间、下降时间，以及较小的上冲量。3.7简述各种不同类型的函数发生器特点及作用？答：1正弦式函数信号发生器它包括正弦振荡器、缓冲级、方波形成、积分器、放大器和输出级等局部。2脉冲式函数信号发生器

44、它包括脉冲发生器、施密特触发器、积分器和正弦波转换电路等局部。3.8简述各种类型的信号发生器的主振器的组成，并比拟各自特点。答：1低频信号发生器的主振器组成为：RC文氏桥式振荡器，其特点是频率稳定，易于调节，并且波形失真小和易于稳幅。2高频信号发生器的主振器组成为：LC三点式振荡电路，主振级的电路结构简单，输出功率不大，一般在几到几十毫瓦的范围内。3脉冲信号发生器 的主振器组成为：可采用自激多谐振荡器、晶体振荡器或锁相振荡器产生矩形波，也可将正弦振荡信号放大、限幅后输出，作为下级的触发信号。对主振级输出波形的前、后沿等参数要求不很高，但要求波形的一致性要好，并具有足够的幅度。3.9 XFG-7

45、高频信号发生器的频率范围为f=100kHz30MHz，试问应划分几个波段？为答案一致，设k=2.4解：而 k 30MHz =300 , k kn100KHzlg klg 0.9klg 300lg0.9 2.42.4777.480.3343.10简述合成信号源的的各种频率合成方法及其优缺点。答：合成信号源的的各种频率合成方法主要有模拟直接合成法，数字直接合成法和锁相环频率合成法。模拟直接合成法特点：虽然转换速度快us量级，但是由于电路复杂，难以集成化，因此其开展受到一定限制。数字直接合成法：基于大规模集成电路和电脑技术，尤其适用于函数波形和任意波形的信号源，将进一步得到开展。但目前有关芯片的速度

46、还跟不上高频信号的需要，利用DDS专用芯片仅能产生100MHz量级正弦波，其相位累加器可达32位，在基准时钟为100MHz时输出频率分辨力可达 0.023Hz，可贵的是这一优良性能在其它合成方法中是难以到达的。锁相 环频率合成法：虽然转换速度慢ms量级，但其输出信号频率可达超高频频段甚至微波、输出信号频谱纯度高、输出信号的频率分辨力取决于分频系数N,尤其在采用小数分频技术以后，频率分辨力大力提高。D/A滤波3.11简述直接数字频率合成原理，试设计一个利用微处理器产生任意波形发生器的方案， 并讨论如何提高任意波形的频率？ 答：在存储器里存储任意波形的数字量，通过|微处理器以一定的时间间隔读取数据，并送pc机D/A转换器进行转换，并将电压信号送滤波器 进行滤波，一直以相同的转换时间间隔取下一 个数进行转换，这样就可得到任意波形发生 器。提高任意波形频率的方法有：1减小读取时间间隔，并采用转换速度较快的D/A转换器；2采用读取时间短的存储器；3一个周期转换的点数减小。3.12有一频率合成器如图 3.37所示，求:1fo的表达式；2fo的范围；3最小步进频率。fi图3.