电子测量技术习题解答

1、第1章习题1. 1什么是测量？什么是电子测量？答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子 测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。1 . 2 测量与计量两者是否是缺一不可？答：测量与计量是缺一不可的。计量是测量的一种特殊形式，是测量工作发展的客观需要，而测量是计量联系生产实际的重要途径，没有测量就没有计量，没有计量就会使测量数据的准确性、可靠性得不到保证，测量就会失去价值。

2、因此，测量与计量是相辅相成的。1. 3按具体测量对象来区分，电子测量包括哪些内容?答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（3）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数等：（5）特性曲线显示如：幅频特性，相频特性曲线等。4电子测量技术有哪些优点？答：（1）测量频率范围宽（2）测试动态范围广（3）测量的准确度高（4）测量速度快（5）易于实现遥测和长期不间断的测量（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能

3、化5 常用电子测量仪器有哪些?答：（1）时域测量的仪器：电子电压表、电子计数器、电子示波器、测量用信号源等。（2）频域测量的仪器：频率特性测试仪、频谱分析仪、网络分析仪等。（3）调制域测量仪器：调值调制度仪、调制域分析仪等。（4）数据域测量仪器：逻辑笔、数字信号发生器、逻辑分析仪、数据通信分析仪等。（5）随机测量仪器：噪声系数分析仪、电磁干扰测试仪等。第2章习题1测量时为何会产生误差？研究误差理论的目的是什么？答：测量是用实验手段确定被测对象量值的过程，实验中过程中采用的方法、标准量和比较设备不一样，都可能使实验的确定值与被测对象的真值有差异，即都会产生误差。研究误差理论的目的就是掌握测量数据

4、的分析计算方法、正确对测量的误差值进行估计、 选择最佳测量方案。2测量误差用什么表示较好？答：测量误差通常可用绝对误差和相对误差两种方法表示。若要反映测量误差的大小和方向,可用绝对误差表示；若要反映测量的准确程度，则用相对误差表示。3 测量误差与仪器误差是不是一回事？造成这种差异的原因可答：当然不是一回事。测量误差指的是测量值与被测量真值的差异,能是仪器误差、人身误差、方法误差和环境误差等原因，因此仪器误差是造成测量误差的原因之一。而仪器误差仅仅是指作为比较设备的测量仪器由于测量精度和准确度所带来的测量 误差。2. 4 有一个100V的被测电压，若用 0.5级、量程为0-300V和1.0级、量

5、程为0-100V的两只电压表测量，问哪只电压表测得更准些？为什么？答：要判断哪块电压表测得更准确，即判断哪块表的测量准确度更高。(1)对量程为0-300V、0.5级电压表，根据公式有300 0.5 100 % =1.5%x, = 100% 3cT(x例除坏值。3；1(x) =3 0.00237 =0.00711从表中可以看出，剩余残差最大的第10个测量数据，其值为：V10I |x10 -x| = 0.998 -0.9935 =0.0045 3c(x)所以该组测量数据中无坏值。.根据系统误差特点，判断是否有系统误差，并修正。测量数据分布均匀，无规律分布，无系统误差。.用公式怖又=三求算术平均值的

6、标准差估计值。 v n_ 0.00237一 3 .16228=0.00075.用公式，灰=3。x求算术平均值的不确定度。- x = 30 x = 30.00075= 0.00225.写出测量结果的表达式。A = x 二： = 0.9935 _0.00232. 11对某信号源正弦输出彳t号的频率进行10次测量，数据如下(单位 kH)：、10.28、10.21、10.41、10.25、10.04、10.52、10.38、10.36、10.42。试写出测量 结果表达式。答:1).将测量数据按先后次序列表。n九(kHz )vi( kHz )2Vn3( kHz )vi( kHz )2Vi110.320.

7、0010.00001610.04-0.2790.00000025210.28-0.0390.00000025710.520.2010.00001225310.21-0.1090.00000225810.380.0610.00000025410.410.0910.00000625910.360.0410.00000625510.25-0.0690.000000251010.420.1010.000020252).用公式1 n=n ixi求算术平均值。(fi f2+fi0)10.32 10.28+10.4210= 10.319.用公式vX求每一次测量值的剩余误差，并填入上表中。n.用公式1_ J

8、Vi 12将下列数据进行舍入处理，要求保留四位有效数字。3.14159、2.71729、4.51050、3.21650、3.6235、6.378501、7.691499。答：3.14159 3.142 (要被舍数字的值恰好等于5时，要保留数的末位为奇数1,所以在最后位加1)。2.71729 2.717计算标准差的估计值 占。n -1 i/10, V2 = ( (0.00000225 - 0.00000025 -0.00002025)1i 91 0.0000505 =0.00237,9.按莱特准则判断粗大误差，即根据 同=xi _X| 3c；(x冽除坏值。3c(x) =3 0.00237 =0.

9、00711从表中可以看出，剩余残差最大的第10个测量数据，其值为：v10| =x10 -x| =|0.9980.9935 =0.00453?(x)所以该组测量数据中无坏值。.根据系统误差特点，判断是否有系统误差，并修正。测量数据分布均匀，无规律分布，无系统误差。.用公式x =：求算术平均值的标准差估计值。.V n=0.00075_ 0 _ 0.00237_ 0.00237x 一 . n -,10- 3.162288),用公式 鼠=31,可以维持频率 f = fo =时的等幅正弦振荡。2RC实际电路中，其中 R3是具有负温度系数的热敏电阻。在振荡器的起振阶段，由于温度低，R3的阻值较大，负反馈系

10、数小，使负反溃放大器的电压增益大于3, f=的信号2 二 RC产生增幅振荡。随着该信号的增大， 流过R3的电流增大，从而使R3的温度升高，阻值下降，反馈深度加深，负反馈放大器的电压放大倍数减小，只要R3、R4选择恰当，最后将达到稳定的等幅正弦振荡。当电路进入稳定的等幅振荡之后，如果由于某种原因引起输出电压增大时，由于 Vo直接接在R3、R4的串联电路中，从而使流过 R3的电流增大，R3减小 也会使负反馈放大器的放大倍数下降，令输出电压减小，达到稳定输出电压的目的。7. 3高频信号发生器主要由哪些电路组成？各部分的作用是什么？答：高频信号发生器组成的基本框图如图7.2所示。主要包括主振级、缓冲级

11、、调制级、输出级、监测电路和电源等电路。17主振级产生高频振荡信号， 该信号经缓冲级缓冲后， 被送到调制级进行幅度调制和放大， 调制后的信号再送给输出级输出，以保证具有一定的输出电平调节范围。监测电路监测输出信号的载波电平和调制系统数，电源用于提供各部分所需的直流电压。4高频信号发生器中的主振级有什么特点？为什么它总是采用LC振荡器？答：主振级用于产生高频振荡信号，它决定高频信号发生器的主要工作特性。按产生主振信号的方法不同，高频信号发生器可分为调谐信号发生器、锁相信号发生器和合成信号发生器三大类。由调谐振荡器构成的信号发生器称为调谐信号发生器。常用的调谐振荡器就是晶体管LC振荡电路，LC振荡

12、电路实质上是一个正反馈调谐放大器，主要包括放大器和反馈网 络两个部分。这种电路易于在高频段起振和调节。7.5函数信号发生器的设计方案由几种？简述函数信号发生器由三角波转变为正弦波的二极管网络的工作原理。答：函数信号发生器实际上是一种多波形信号源，可以输出正弦波、方波、三角波、斜波、半波正弦波及指数波等。构成函数发生器的方案很多，通常有三种，即方波-三角波-正弦波函数发生器的构成方案、三角波 -方波-正弦波函数发生器的构成方案、正弦波 -方波-三角波 函数发生器的构成方案。图7.3为中用二极管和电阻构成电路，实现了三角波到正弦波转换。在三角波的正半周，当 Vi的瞬时值很小时，所有的二极管都被偏置

13、电压+E和-E截止,输入的三角波经过电阻 R直接输出到输出端，Vo=Vi,输出Vo与输入波形Vi一样。当三角波的瞬时电压 Vi上升到Vi时，二极管Dia导通，电阻R、Ri、Ria组成第一级分18随着输入三角波的不断增大，二极管D3a、依次导通，使得分压器的分压比逐渐减小，输出电压压器，输入三角波通过该分压器分压后传送到输出端，输出电压比输入电压降低。衰减幅度更大，使三角波趋近于正弦波。同理，当三角波自正峰值逐渐减小时，二极管 D4a、D3a、口2/D1a依次截止，分压器的分压比又 逐渐增大，输出电压衰减幅度依次变小，三角波也 趋近于正弦波，如此循环，三角波变换成正弦波， 如图7.4所示。图中，

14、该波形变换网络实际上是 采用4级网络、16条线段将三角波转变为正弦波, 是对正弦波的逼近。如果网络的级数越多，逼近的 程度就越好。7. 6什么是频率合成器，说明频率合成的各种方法及优缺点。答：所谓频率合成，是对一个或多个基准频率进行频率的加、减（混频）、乘（倍频）、除（分频）四则运算，从而得到所需的频率。这一系列频率的准确度和稳定度取决于基准频率，频率合成的方法很多，但基本上分为两类，一类是直接合成法，一类是间接合成法。在直接合成法中，由于基准频率和辅助参考频率始终是存在的，转换输出频率所需时间主要取决于混频器、滤波器、倍频器、分频器等电路的稳定时间和传输时间，这些时间一般 较小，因此直接合成

15、法可以得到较快的频率转换速度，从而广泛应用于跳频通信、电子对抗、自动控制和测试等领域。其缺点是需用大量的混频器、滤波器，体积大，价格高，也不易集 成化。间接合成法通过锁相环来完成频率的加、减、乘、除，即对频率的运算是通过锁相环来 间接完成的。由于锁相环具有滤波作用，因此可以省掉直接合成法中所需的滤波器，它的通频带可以作得很窄，其中心频率便于调节，而且可以自动跟踪输入频率，因而结构简单、价 格低廉、便于集成，在频率合成中获得广泛应用。但间接合成法受锁相环锁定过程的限制， 转换速度较慢，一般为毫秒级。7. 7 基本锁相环由哪些部分组成，其作用是什么？答：如图7.5所示，基本锁相环是由基准频率源、鉴

16、相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO组成的一个闭环反馈系统。图7.5基本锁相环框图鉴相器是相位比较装置，它将两个输入信号V和Vo之间的相位进行比较，取出这两个信号的相位差，以电压 Vd的形式输出给低通滤波器（LPF）。当环路锁定后，鉴相器的输出 电压是一个直流量。环路低通滤波器用于滤除误差电压中的高频分量和噪声，以保证环路所要求的性能，并提高系统的稳定性。压控振荡器是受电压控制的振荡器，它可根据输入电压的大小改变振荡的频率。一般都19 利用变容二极管(变容管)作为回路电容，这样，改变变容管的反向偏置电压，其结电容将 改变，从而使振荡频率随反向偏压而变。7.8 已知fri =1

17、00kHz, fr2 =40MH Z用于组成混频倍频环，其输出频率 fo =(73101.1)MH z ,步进频率 西=100kHz ,环路形式如下图所示，求M取 “+”，还是 “ -” ？N=?解：根据锁相原理，我们不难看出f =Nfr1 而 f = fr2 fo(1)若 M 取 “ +”，则 f u fr2 fo u40MHz (73101.1)MHZ = (113 141.1)MH z皿 f 113141.1贝U N =1130 1411fr10.1(2)若 M 取“-”，则 f = fo 一 fr2 =(73101.1)MHz - 40MHz = (33 61.1)MH zf 33 6

18、1 1则 N = f： 330 611fr10.17. 9对测量信号源的基本要求是什么？答：对测试信号源的基本要求是：能满足被测信号对频率、幅度、波形种类、准确度和稳定 度失真度等指标要求，能进行测试功能选择。10如何对低频放大器的电压放大倍数、功率放大倍数进行测量？答：在低频电子电路中，对放大倍数的测量，实质上是对电压和电流的测量。测试电路如图7.6所示。图7.6放大器放大倍数测量连线图20信号源输出放大器中频段的某一频率，加到被测放大器的输入端，输入幅度由毫伏表监测，被测放大器的输出同时用毫伏表和示波器测试，保证在输出基本不失真、无振荡、无严 重干扰的情况下进行定量测试。用毫伏表分别测出被

19、测放大器输入、输出信号电压的有效值,即可求出放大器的电压放大倍数。放大电路功率放大倍数测量的连线图与电压放大倍数测量的连线图一样。根据功率放大倍数的计算公式，Kp=2,式中po是负载电阻Rl上测得的输出功率，Pi TOC o 1-5 h z V?V2其值为见；Pi是输入功率，其值为 工，其中Vi是输入的信号电压，Ri是被测放大器的输 RlRi入电阻。因此，只要测得，并已知时Vo、Vi、Ri,便可计算出功率放大倍数。Kp =包=(五)/( Vl)piRlRi7. 11如何对放大器的幅频特性进行测量?答：在低频电子电路中，函数发生器可用于测量低频放大器的幅频特性。测试过程如下。(1)按图7.7所示

20、连线。(2)调节函数发生器，使其输出频率1kHz,幅度为10mV的正弦信号，并将其送到被测放大器输入端。(3)在被测放大器输出端接上负载 电阻R后，再将输出接到毫伏表或示波 器的Y输入端，测出放大器在 1kHz时的 输出电压值。(4)按被测电路的技术指标，在保 持函数发生器输出幅度不变的情况下，逐 点改变信号发生器的频率，逐点记录被测 放大器的输出电压值，然后，根据记录数据， 画出被测放大器的频率特性曲线。7. 12扫频测量与点频测量相比有什么优点？答：在现代电子测量中， 扫频信号发生器之所以能获得广泛应用，是因为扫频信号发生器与点频测量方法相比可以实现图示测量，而且扫频频率的变化是连续的，不

21、会漏掉被测特性的细节，从而使测量过程简捷快速，并给自动或半自动测量创造了条件。与点频法相比，扫频 法测频具有以下优点：(1)可实现网络频率特性的自动或半自动测量，特别是在进行电路测试时，人们可以一面调节电路中的有关元件， 一面观察荧光屏上频率特性曲线的变化，从而迅速地将电路性能调整到预定的要求。(2)由于扫频信号的频率是连续变化的，因此，所得到的被测网络的频率特性曲线也是连续的，不会出现由于点频法中频率点离散而遗漏掉细节的问题。(3)点频法是人工逐点改变输入信号的频率，速度慢，得到的是被测电路稳态情况下的频率特性曲线。扫频测量法是在一定扫描速度下获得被测电路的动态频率特性，而后者更符合被测电路

22、的应用实际。：2113叙述脉冲信号发生器的构成方案，结合工作波形分析其原理。答：脉冲信号发生器的组成如图7.8所示。主振器输出负矩形波，经或门加到积分器Ai, Ai正向积分，当达到比较电平Eri时，比较器I输出一个矩形脉冲，该脉冲比主振延迟了Ei的时间，此脉冲又经积分器A2积分，并输出正向锯齿波，当达到比较电平Er2时，比较器n动作，输出一个较主振延迟(Ti +T2 )的矩形脉冲。比较器I和比较器n输出的矩形脉冲在减法器中相减，得到一个宽度为0的矩形脉冲。改变比较电平Eri可改变延迟时间Ei ,即改变输出脉冲的前沿；改变比较电平Er2可改变逅，即改变输出脉冲的后沿。当比较电平不变时，改变积分器

23、的参数，同样也可改 变锯齿波的斜率，亦可改变输出脉冲的前后沿。波形如图7.9所示。图7.9脉冲信号源的工作波形图主振输出一般，主振器一般采用多谐振荡器或间歇振荡器，其振荡频率一般可通过改变定时电容C进行分档粗调，用充放电电阻 R进行细调。外触发输入可代替主振，这时仪器输出脉冲的 重复频率与外触发脉冲同相。在或门后输出同步脉冲，用于保证测试时系统的同步。i4如何合理选择和正确使用测量用信号源？答：由于测量信号源的种类、型号繁多，使用时应根据具体情况进行选择。(i)根据被测信号的频率进行选择。可根据工作频段选择超低频信号发生器、低频信号发 生器、视频信号发生器、高频信号发生器、超高频信号发生器等。

24、22(2)根据测试功能选择。低频信号发生器主要用于检修、测试或调整各种低频放大器、扬声器、滤波器等频率特性；高频信号发生器主要用于测试各种接收机的灵敏度、选择性等参数，同时也为调试高频电子线路提供射频信号； 函数发生器可提供多种信号波形， 可用于波 形响应研究；脉冲发生器可用于测试器件的振幅特性、过度特性和开关速度等。(3)根据被测信号波形选择。(4)根据测量准确度的要求进行选择。如在学生实验中，对输出信号的频率、幅度准确度和稳定度以及波型失真等要求不严格时，可采用普通信号发生器；在对仪器校准或测量准确度严格要求的场合中，应选用准确度和稳定度较高的标准信号发生器。第8章习题1通用示波器应包括哪

25、些单元？各有何功能？答：通用示波器主要包括 X偏转系统、Y轴偏转系统和示波管三大部分。如图 8.1所示。Y 轴偏转系统将输入的被测交流信号放大；X轴偏转系统提供一个与时间成线性关系的锯齿波电压；两组电压同时加到示波管的偏转板上，示波管中的电子束在偏转电压的作用下运动，在屏幕上形成与被测信号一致的波形。阴极射线示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，它们都被密封在真空的玻璃壳内，电子枪产生的高速电子束打在荧光屏上，偏转板控制电子束的偏转方向，使其按要求在荧光屏相应的部位产生荧光。图8.1示波器结构的框图. 2用逐点描迹法来说明电信号的显示过程。答：Y偏转板加正弦波信号电压 Vy =Vym

26、sinmt, X偏转板加锯齿波电压 Vx=kt ,即X、Y偏转板同时加电压，假设 Tx=Ty,则电子束在两个电压的同时作用下，在水平方向和垂直方向同时产生位移，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个周期的波形曲线。如图.2所示。当时间t =t时，Vy =0,Vx =Mm (锯齿波电压的最大负值)。光点出现在荧光屏上的最左侧的“ 0”点，偏离屏幕中心的距离正比于Vxm。当时间t =tl时，Vy =Vy1，Vx =x1 ,光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，将会出现在屏幕的第n象限的“ 1”点。当时间t=t2时，Vy =Vy2,Vx=Mx2,光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，但此时正弦波电压为

27、正的最大值，即Vy2 =Vym ；光点将会出现在屏幕第n象限的最高点“2”点。23 TOC o 1-5 h z 当时间t 3时，Vy =Vy3,Vx =x3 ,光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，与I点情况类似，光点将会出现在屏幕第n象限的“3”点。当时间t=t4时，Vy =Vy4，Vx =-Vx4,但此时锯齿波电压和正弦波电压均为为0,即Vy4 =Vx4 =0；光点将会出现在屏幕中央的“4”点。正弦波的负半周与正半周类似，光点将依次出现在第IV象限的“5”、“6”、“7”、“8”点。以后，在被测信号的第二个周期、第三个周期等都将重复第一个周期的情形，光点在荧 光屏上描出的轨迹也都将重叠在第一

28、次描出的轨迹上，因此，荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。图8.2 X、Y偏转板同时加信号时光点的轨迹图8. 3如果被测正弦信号的周期为 T,扫描锯齿波的正程时间为T/4,回程时间可忽略，其中被测信号加在 丫输入端，扫描信号加在 X输入端，试用作图法说明信号的显示过程。答：信号的分析方法与上题类似，其波形如图8.3所示。8. 4怎样控制扫描电压的幅度？答：在示波器电路中比较和释抑电路可用于控制扫描电压的幅度。比较电路利用比较、识别电平的功能来控制锯齿波的幅度， 在比较电路中，输入电压与预置的参考电平进行比较， 当 输入电压等于预置的参考电平时， 输出端电位产生跳变，并把它作为控制信号输

29、出。它决定 扫描的终止时刻，从而确定锯齿波的幅度，使电路产生等幅扫描。8. 5对电子示波器的扫描电压有什么要求？答：由于扫描电压与被测信号同步是信号稳定显示的基础，首先扫描电压的时基应准确；其次扫描发生器产生的锯齿波，是信号在X轴展开的条件，要使波形完美再现，扫描电压的线性应良好。24Tx =1/4Ty图8.3 T_ 1T时荧光屏显示的波形情况Tx 41y6比较触发扫描和连续扫描的特点。答：连续扫描和触发扫描示波器扫描的两种方式。为了更好地观测各种信号，示波器应该既能连续扫描又能触发扫描，扫描方式的选择可通过开关进行。在连续扫描时，没有触发脉冲信号，扫描闸门也不受触发脉冲的控制，仍会产生门控信

30、号，并启动扫描发生器工作；在触 发扫描时，只有在触发脉冲作用下才产生门控信号。对于单次脉冲或者脉冲周期长的信号采用触发扫描方式更能清晰观测。7试说明触发电平、触发极性调节的意义。答：在电路中设置触发电平和触发极性调节两种控制方式，通过这两种方式可任意选择被显示信号的起始点，便于对波形的观测和比较。触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿 还是下降沿。触发点位于触发源信号的上升沿为“+”极性；触发点位于触发源信号的下降沿则为“一”极性；触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值， 触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定扫描的起点。8 一示波器的荧光屏的水平长度为 10

31、cm,要求显示10MHz的正弦信号两个周期，问示波 器的扫描速度应为多少？解：被测交流信号的周期为T = x M DxT11Dx =一其中 T = R =0.1父10 s=0.1usxf 10 106一, T 0 1所以Dx = = =0.02us/cmx 10/28. 9有一正弦信号，使用垂直偏转因数为10mV/div的示波器进行测量，测量时信号经过10: 1的衰减探头加到示波器，测得荧光屏上波形的高度为7.07div ,问该信号的峰值、有效值各为多少？答：示波器测量的是峰-峰值。25Vp“ =h DykyVp n = 7.07 10 10mV=707mV p p、,V 707正弦信号的峰值

32、V = pjp = 707 mV =353.5mVp 22正弦信号的有效值Vp Vp”707.22. 2 - 2.2=250mV8. 10延迟线的作用是什么？延迟线为什么要放置在内触发信号之后引出？答：延迟线是一种传输线，起延迟时间的作用。在前面讨论触发扫描时已经介绍，触发扫描发生器只有当被观察的信号到来时才工作，也就扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出来，因为有一段时间扫描尚未开始。延迟线的作用就是把加到垂直偏转板的脉冲信号延迟一段时间，使信号出现的时间滞后于扫描开始时间，这样就能够保证在屏幕上可以扫出包括上升时间在内的脉冲全过程。8. 11某

33、示波器的带宽为120MHz,探头的衰减系数为10: 1,上升时间为t0=3.5ns。用该示 波器测量一方波发生器输出波形的上升时间t x,从示波器荧光屏上测出的上升时间为10=11nso问方波的实际上升时间为多少？答：由于测量包含了示波器本身的固有上升时间，必须修正，同时考虑探头衰减倍数，方波 的实际上升时间为tr = trx -t；0 10 = (11)2 -(3.5)2 10 =104.3ns8. 12什么是“交替”显示？什么是“断续”显示？对频率有何要求？答：交替和断续显示都是示波器采用单电子枪显示多波形的方法。交替显示采取的方法是第一次扫描时接通 Y通道，第二次扫描时接通 Y2通道，交

34、替地显示 丫八丫2通道输入的信号，c 显然，电子开关的切换频率是扫描频率的一半。由于扫描频率分档可调， 就要求开关切换频率跟随扫描频率变化。而一旦扫描频率低于 50Hz时，开关切换频就会低于 25Hz而产生闪烁, 所以交替方式适于观测高频。断续方式是在一个扫描周期内，高速地轮流接通两个输入信号，被测波形是由许多线段时断时续地显示出来，：电子开关工作于自激状态，开关频率一般为几百KHz,它不受扫描频率的控制，处于非同步工作方式。只有当转换频率远远高于被测信号频率时，人眼看到的波形好象是连续的， 否则波形断续现象明显。因此，断续方式适用于被测信号频率较低的情况。8. 13根据李沙育图形法测量相位的

35、原理，试用作图法画出相位差为0-和180一时的图形。说明图形为什么是一条直线？解：(1)同幅度、相位差为 0：、频率比为1： 1、周期为T的正弦信号分别送入示波器的Y通道和X通道。26Jyy图8.4 X、Y偏转板加同频、同相信号时 光点的轨迹图当时间t=t0时，Vy =0,Vx =0光点出现在荧光屏上的中点“ CT点。当时间t=ti时，Vy =Vx =Vm,光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，在 x、y方向位移最大且相同，光点将会出现在屏幕的第1象限白1 “ 1”点。当时间t =t2时，Vy =0,Vx = 0,光点从“ 1”点回到荧光屏上的中点“0”点。当时间t =t3时，Vy =Vx =

36、-Vm ,光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，与“1”点情况类似，光点将会出现在屏幕第3象限的“ 2”点。当时间t=t4时，光点从“ 2”点回到荧光屏上的中点“ 0”点。因此，荧光屏显示的是一条过原点的，斜率为45二的直线。(2)同幅度、相位差为180 ：、频率比为1:1、周期为T的正弦信号分别送入示波器的Y通道和X通道，图形是一样的。8. 14示波器测量电压和频率时产生误差的主要原因是什么？答：由于测量时是通过示波器屏幕上的刻度来读数的，目前的多数示波器的最小刻度是1毫米，毫米以下是估测读数，同时，示波器显示的光迹不可能做得很细，因此产生误差的主 要原因是读数误差。8. 15在通用示波器中调

37、节下列开关、旋钮的作用是什么？在哪个电路单元中调节？答：下列开关、旋钮是示波器中常用的。(1)辉度即示波器光迹的亮度调节，在示波器高压电源部分。(2)聚焦和辅助聚焦即示波器显示光迹的聚焦程度调节，聚焦越好，光迹线越细，显示越清晰，在示波器高27压控制部分。(3) X轴移位即示波器显示光迹在 X轴方向移动，该部分控制在 X偏转板后置放大部分。(4)触发方式即示波器扫描信号发生器的工作控制方式，该部分控制在X偏转板扫描电路部分。(5) Y轴移位即示波器显示光迹在 Y轴方向移动，该部分控制在 Y偏转板后置放大部分。(6)触发电平触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值，该部分控制

38、在X偏转板扫描电路部分。(7)触发极性触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿，该部分控制在X偏转板扫描电路部分。(8)偏转灵敏度粗调(V/div )示波器Y通道的增益粗调。(9)偏转灵敏度细调示波器Y通道的增益细调。(10)扫描速度粗调(T/div )示波器X通道的扫描速率粗调。(11)扫描速度微调示波X通道的扫描速细粗调。(12)稳定度调节示波器扫描锯齿波的周期，以保证与被测波形同步。8. 16采用非实时取样示波器能否观察非周期性重复信号？能否观察单次信号？为什么？ 答：不能。由于非实时取样是从被测信号的许多相邻波形上取得样点的方法，以间隔10个、100个甚至更多个波形上取一个样

39、点，这样，非周期重复信号和单次信号是不可能观测的。8. 17叙述记忆示波器和数字存储示波器的特点。答：记忆示波器是利用记忆示波管组成的示波器，也称CRM贮。它的核心是记忆示波管。采用这种示波管，即使在断电的情况下，亦可将波形记忆一周左右。与记忆示波器不同，数字存贮示波器不是一种模拟信号的存贮，也不将波形存贮在示波管内的存贮栅网上， 而是将它将捕捉到的波形通过A/D转换进行数字化，而后存入管外的数字存贮器中。读出时，将存入的数字化波形经D/A变换，还原成捕捉到的波形，然后在荧光屏上显示出来。数字存贮示波器经常采用大规模集成电路和微处理器，在微处理器统一指挥下工作，具有自动化程度高、功能强等特点。

40、18数字存储示波器显示与模拟示波器相比有何特点？ 答：与普通模拟示波器相比，具有一系列优点。.可长期存储波形.可进行负延时触发.便于观测单次过程和突发事件.具有多种显示方式.便于数据分析和处理28.可用数字显示测量结果.具有多种方式输出.便于进行功能扩展第9章习题1什么是时域测量？什么是频域测量？两者测试的对象是什么？答：以时间为自变量，以被观测信号 (电压、电流、功率)为变量进行的分析和测试，就是时 域测量。通过时域测试可发现信号通过电路后放大、衰减或畸变的现象；可测定电路工作在线性或非线性区；可判断电路设计是否符合要求。以频率为自变量，以各频率分量的信号值为因变量进行分析和测量就是频域测量

41、。任何一个过程或信号，既可在时域进行分析来获取其各种特性， 也可以在频域进行分析获取各种 特性。2什么是频谱分析，用频谱分析仪和示波器分析信号有什么不同？各有什么优点？ 答：频率特性测试仪、：频谱分析仪都是以频率为自变量，以各频率分量的信号值为因变量进行分析的，通过频谱测量可以确定信号的谐波分量，还可以了解信号的频谱占用情况。示波器和频谱仪都可用来观察同一物理现象， 两者所得的结果应该是相同的。 但由于两 者是从不同角度去观察同一事物， 故所得到的现象只能反映事物的不同侧面。 因此，从测量 的观点看，这两类仪器各有特点，使用时应注意选择。(1)某些在时域较复杂的波形，在频域的显示可能较为简单(

42、2)如果两个信号内的基波幅度相等，两次谐波幅度也相等，但基波与两次谐波的相位差不相等，则这两个信号所显示的频谱图是没有分别的，因为实际的频谱分析仪通常只给出幅度谱和功率谱，不直接给出相位信息；但用示波器观察这两个信号的波形却有明显不同。(3)当信号中所含的各频率分量的幅度略有不同时，波形的变化是不太明显的，用示波器很难定量分析失真的程度，但是频谱仪对于信号的基波和各次滤波含量的大小则一目了 然，因为谱线数量明显不同，而且直接可得出定量的结果。9. 3扫频仪中如何产生扫频信号？答：扫频信号发生电路主要包括扫频振荡器、稳幅电路及输出衰减器，如图 9.1所示 扫频振荡器是扫频信号发生器的核心，在目前

43、常用的有磁调电感扫频振荡器、变容管扫频振荡器及宽带扫频。前两种方法是改变振荡回路元件(电感或电容)的参数值来改变信号频率的，其扫频宽度和扫描线性受到一定限制。宽带扫频则克服了上述缺点，它具有较宽的扫频宽度，中心频率在较宽的范围内可调节，而且中心频率与扫频宽度的调节可独立进行，互不干扰。图9.1扫频信号发生电路的构成9. 4 什么是频标？为什么频标会叠加在扫频仪屏幕显示的图形上？答：叠加在扫频输出信号上的频率标志。常用的内频标有菱形频标和针形频标两种。菱形频标常用差频法产生，标准信号发生器晶振频率fo为50MH,通过谐波发生器产生fo的基波及各次谐波 fo1 , fo2 , fo3,foi ,送

44、入混频器与扫频信号混频，扫频信号的范围是29fmin fmax,若扫频信号与谐波在某点处差频为0,如在八处差频为0,由于低通滤波器的选通性，在零差频点，信号得以通过，因而幅度最大；离零差频点越远，差频越来越大，低 通滤波器输出的幅度迅速衰减，于是在f =fo1处形成了菱形频标。同理在fminf max各零差频点处也形成了菱形频标。9. 5 说明扫频仪测量电路参数的原理和方法。答：从扫频仪屏幕显示的幅频特性上可求得各种电路参数。增益的测量在调好幅频特性的基础上，分别调节粗调和细调衰减器，控制扫频信号的电压幅度，使荧光屏显示的频率特性曲线处于0dB附近，如果高度恰号与0dB线等高，此时为粗调输出衰

45、减B (dB),细调输出衰减为 B (dB),则该放大器的增益为A = (B2 B1) dB带宽的测量被测电路的连接方法与测量幅频特性曲线相同。调节粗调和细调衰减器， 控制扫频信号的电压幅度，使荧光屏显示出高度合适的频率特性曲线，然后调整Y增益，使曲线顶部与某一水平刻度线 AB相切，此后Y增益旋钮保持不动，然后将扫频仪输出衰减细调衰减器减小 3dB,此时荧光屏上显示的曲线高出原来的水平刻度线AB,且与AB线有两个交点，两交点处的频率分别为下截止频率fL和上截止频率 3,则被测电路的带宽为BW = fH - fL对于宽带电路，可以使用扫频仪的内频标直接显示和读出频率特性曲线的带宽；如需更准确的测

46、量，可采用外频标。回路Q值的测量电路连接方法与测量幅频特性曲线相同。在用外频标标出回路的谐振频率和两个半功率点频率下截止频率和上截止频率后，用公式进行计算。Q =%h -fL)9. 6外差式频谱分析仪能进行实时分析吗？为什么？答：外差式频谱分析仪采用扫频技术进行频率调谐，其核心部分如同一台外差式接收机。目前常用的外差扫频式频谱分析仪有全景式和扫中频式两种。前者可在一次扫频过程中观察信号整个频率范围的频谱。而后者一次扫描分析过程只观察某一较窄频段的频谱，因而可实现较高分辨力分析。由于进行的是扫描分析，信号中的各频率分量不能同时被测量到，因而不能提供相位频谱，不能做实时分析，只适用于周期信号或平稳

47、噪声的分析。9. 6频谱分析仪的静态和动态分辨率有何区别和联系？答：分辨率是指频谱分析仪能把靠得很近的、 相邻的二个频谱分量分辨出来的能力。 其中静 态分辨率决定扫频的宽度；动态分辨率则对扫速有大的影响。一般静态分辨率Bq在仪器技术说明书中给出的，而动态分辨率 Bd则与我们使用条件有关，很明显， Bd总是大于Bq,而 且扫频速度越快，Bd越宽。一般说来，动态分辨率 Bd决定于静态分辨率 Bq。9. 7频谱分析仪可以做哪些参数的测量？ 答：通常，用频谱分析仪可进行下列参数的测试。(1)测量正弦信号的 绝对幅值和相对幅值。30(2)频率、寄生频率分量的 绝对频率和相对频率、噪声和频率稳定度等参数。

48、(3)测试调幅、调频、脉冲调幅等调制信号。(4)测试脉冲噪声。(5)测试瞬变信号。(6)测试线性网络和非线性网络的幅频特性、非线性失真、增益或衰减等参数。(7)进行电磁兼容性(EMC的测试。8 画处扫频仪和频谱仪的组成原理框图，比较它们在电路结构上的异同点？答：扫频信号发生电路主要包括扫频振荡器、稳幅电路及输出衰减器，如图 9.1所示 扫频振荡器是扫频信号发生器的核心。通常的频谱仪，无论是对确定信号还是周期信号， 所分析的大多是功率谱。有三种分析 功率谱的方案，它们是滤波法、相关函数傅立叶变换法和直接傅立叶变换法。 后两种都是通 过傅立叶变换计算来完成的，如图 9.16、9.17、9.18所示

49、。第10章习题1什么是数据域测量？数据域测试有什么特点？答：被测系统的信息载体主要是二进制数据流的测试技术称为数据域测试技术，包括数字系统，包括芯片、印制电路板、设备乃至系统。与传统测试相比，数据域测试有许多特点。(1)被测信号持续时间短。(2)被测信号故障定位难。(3)被测信号的非周期性。(4)信息传递方式多样化。(5)外部测试点少。2简易电平测试设备有那些？它们有何用途？答：简易逻辑电平测试设备常见的有逻辑笔和逻辑夹，它们主要用来判断信号的稳定电平、 单个脉冲或低速脉冲序列。其中逻辑笔用于测试单路信号，逻辑夹则用于多路信号。3逻辑分析仪的功能与示波器有什么不同？答：示波器和逻辑分析仪都是常

50、用的时域测试工具，但它们的测试对象、测试方法、显示方式、触发方式等都是不同的。如表 10.1所示。表10.1逻辑分析仪与普通示波器的比较比较内容逻辑分析仪普通示波器主要应用领域数字系统的软、硬件测试模拟系统的信号显示。检测方法和范围利用时钟脉冲采样。显示范围与采样时钟周期和存储容量有关。可显示触发前后的状态。显示触发后扫描时间设定范围内的波形。输入通道容易实现多通道，一般都多于 16个通道。常用的多为2通道。触发方式数字方式触发。可根据多通道的逻辑进行组合触发。可与系统运行同步触发。可用随机的窄脉冲进行触发。可进行多级序列触发。模拟方式触发。根据特定的输入条件(电平或信号沿)进行触发。31可实

51、现超长存储深度，可存储长时间、高速的信号。显示方式数据实时采集到存储器，可采用状态表、定时图、图解 或影射图等多种方式显示，也可用与被测系统运行同样 的方式显示测试结果。实时显示波形图4逻辑分析仪与逻辑定时分析仪的主要差别是什么？答：逻辑分析仪按其工作特点，可分为逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪两大类。这两类分析仪的基本结构是相同的，二者的主要区别在于显示方式和定时方式不同。10. 5说明逻辑分析仪的电路组成。答：逻辑分析仪的基本结构方框如图10.1所示。由图可见，逻辑分析仪主要由数据捕获和数据显示两部分组成。数据捕获部分用来捕获并存储要观察的数据。 其中数据输入部分将各通道的输入变换成相应的数

52、据流；而触发产生部分则根据数据捕获方式，在数据流中搜索特定的数据字。当搜索到特定的数据字时，就产生触发信号以控制数据存储器开始存储有效数据或停止存储数据，以便将数据流进行分块。数据显示部分则将存储器里的有效数据以多种显示方式显示出来，以便对捕获的数据进行分析。整个系统的工作受外时钟或内时钟的控制。6 逻辑分析仪有那些显示方式？答：逻辑状态分析仪常采用的显示方法是：状态表显示、反汇编显示、定时图显示、图 解显示、影射图显示、分解模块显示。7逻辑分析仪有那些触发方式？答：逻辑分析仪一般有基本触发、手动触发、延迟触发、序列触发、限定触发、计数触发和 毛刺触发等多种触发方式。8逻辑分析仪主要应用在哪方

53、面？答：逻辑分析仪主要应用在数字系统软件测试、微处理器测试、测试数字集成电路、数字系 统故障诊断。32第11章习题1计算机测试的基本概念是什么？答：它以计算机或微处理器为核心，将检测技术、自动控制技术、通信技术、网络技术和电 子信息等技术结合起来的测试技术。2计算机测试与传统仪器测试相比有哪些特点？答：计算机测试使现代仪器具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点，用户可完全 可根据各种测试对象的特点，合理组建自己的测试系统。3智能仪器的结构特点是什么？答：智能仪器是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器，使其具有类似人智能特性或功能的仪器。目前，人们习惯把内含微型计算机和GP旧接口的仪器称为智能仪器。为了实现智能化的特性或功能，智能仪器中一般都使用嵌入微处理器的系统芯片(SOC)、或数字信号处理器(DSP)及专用电路(ASIC),仪器内部带有处理能力很强的智能软件。但通 常微处理器是为特定仪器完成特定测试任务而设计，属于专用型计算机， 相应的测试软件也相对固定。4智能仪器是如何进行测量的？答：智能仪器