自动识别产品检测与分析-5(2-3)

112014-15（1）付丽华信息与控制学院自动识别产品测试与分析122上节回顾第2章常用电子测量仪器仪表2.3电子示波器2.4电子计数器2.5电子电压表23（1）检查电源：（2）仪器校准（3）信号连接（4）参数测量幅度的测量周期和频率的测量上升时间和下降时间的测量调幅系数的测量【使用步骤】上节回顾--电子示波器的使用方法4电子计数器是一种最常见、最基本的数字化仪器，它利用数字电子技术对在给定时间内通过的脉冲进行计数并显示其计数结果。按其测量功能分类：（1）通用计数器（2）频率计数器（3）计算计数器上节回顾--电子计数器带有微处理器、具有计算功能的计数器。它除具有计数器功能外，还能进行数学运算、求解比较复杂的方程，能依靠程控进行测量、计算和显示等全部工作。5【测量参数】

1、峰值2、平均值3、有效值4、波形因数5、波峰因数上节回顾--电子电压表6二、模拟式电子电压表的主要类型1、均值电压表2、峰值电压表3、有效值电压表【模拟交流电压表】上节回顾--电子电压表77第2章常用电子测量仪器仪表

2.5电子电压表2.6扫频仪2.7晶体管特性图示仪7本节内容8【数字电压表】一、数字电压表(DVM)组成

数字式电压表首先对被测模拟电压进行处理、量化，再由数字逻辑电路进行数据处理，最后以数码形式显示测量结果。2.5电子电压表9直流数字电压表主要根据A/D转换器的转换原理不同，可分为以下几种类型。比较型数字电压表测量精确度高、速度快，但抗干扰能力差。积分型数字电压表抗干扰能力强，成本低，但转换速度慢。复合型A/D转换器将比较型和积分型结合，取其各自优点，兼顾精确度、速度、抗干扰能力，从而适用于高精度测量。

A/D转换器是数字电压表的核心。【数字电压表】一、数字电压表(DVM)组成

2.5电子电压表10二、数字电压表的主要技术指标1、测量范围（1）量程（2）显示位数完整显示位：显示位数是指数字电压表能够完整显示０～９这十个数码的位数非完整显示位（最高位）：只能显示0～5的显示位称为只能显示0和1两个数码的显示位称为显示位。显示位。【数字电压表】2.5电子电压表表示电压表所能测量的最小电压到最大电压范围。其中不经衰减器和输入放大器的量程称为基本量程，它是测量误差最小的量程。11（３）超量程能力超量程能力是数字电压表的一项重要指标，它是指数字电压表能测量的最大电压超过其量程值的能力。一台数字电压表有无超量程能力，决定于它的量程分挡情况和能够显示的最大数字情况。超量程能力公式：使用具有超量程能力的电压表，在有些情况下可以提高测量精度。

二、数字电压表的主要技术指标【数字电压表】2.5电子电压表122、分辩力3、测量误差

二、数字电压表的主要技术指标【数字电压表】2.5电子电压表分辩力是指数字电压表能够显示被测电压的最小变化值的能力，即显示器末位跳变一个字所需的最小电压变化值。在不同量程上,数字电压表的分辩力是不同的。在最小量程上数字电压表具有最高的分辩力。

数字电压表的测量误差包括固有误差和工作误差，这里只讨论固有误差。固有误差是指在基准条件下的误差。读数误差,与当前读数有关。主要包括DVM的刻度系数误差和非线性误差。满度误差,与当前读数无关，只与选用的量程有关。满度误差有时也用与之相当的末位数字的跳变个数来表示，记为±n个字。13【A/D转换器原理】

1、逐次比较式A/D转换器【数字电压表】2.5电子电压表工作原理类似于天平：在转换过程中，用被测电压与一已知的标准电压（D/A转换器输出电压）进行比较，并用比较结果控制D/A转换器的输入，使其输出电压大小向被测电压靠近，直到两者趋于相等为止。此时D/A转换器的输入量（也就是比较寄存器的输出量）即为A/D转换器的输出数字量。142、双斜积分式A/D转换器【数字电压表】2.5电子电压表是一种间接式A/D转换器。其转换原理是通过两次积分，将被测电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后在该时间间隔内对时钟脉冲进行计数，以实现A/D转换。15（1）准备阶段(t0～t１)：计数器复零，电路处于休止状态。输入=输出=0(2)采样阶段(t1～t2)：该阶段A/D转换器对被测电压Ux定时积分。输出线性上升计数器减法计数,从N1到0停止(计时)

(3)比较阶段(t2

～t3)：本阶段对基准电压进行定值反向积分。输出线性下降计数器加法计数，从0到N216【数字多用表的特点】1、特点：准确度高、数字显示、读数迅速准确、分辨力高、输入阻抗高、能自动调零、自动转换量程、自动转换及显示极性。用大规模集成电路，体积小，可靠性好，测量功能齐全，操作简便。内部有较完善的保护电路，过载能力强。2、不足之处：不能反映被测量的连续变化过程以及变化的趋势。不适于作电桥调平衡用的零位指示器。价格偏高。【数字电压表】--数字多用表2.5电子电压表17VC890C型数字万用表

18根据被测电压的种类选择电压表的类型。根据被测电压的大小选择量程适宜的电压表。保证被测量电压的频率不超出电压表的频率范围。其他条件相同的情况下，应尽量选择输入阻抗大的电压表。在测量高频电压时，应尽量选择输入电容小的电压表。测量非正弦波电压，应根据被测电压波形的特征，适当选择电压表的类型，以便正确理解读数的含义并对其进行修正。注意电压表的误差范围【电压表的选择】【数字电压表】--选择和使用2.5电子电压表19【使用注意事项】正确放置电表。测量前，要进行机械调零和电气调零。注意被测电压与电压表之间的连接。正确选择量程。注意输入阻抗的影响。测量电阻时，数字多用表的内部电压极性是红笔为“＋”，黑笔为“－”，而模拟多用表却恰好相反，用它来判断有关电路时应注意。【数字电压表】--选择和使用2.5电子电压表【概念辨析】【时域测量】

【频域测量】主要讨论线性系统频率特性的测量和信号的频谱分析。【频域测量主要仪器】频率特性测试仪（扫频仪）；外差式频谱分析仪；失真度测试仪；谐波失真度。2.6扫频仪把信号作为时间的函数进行分析把信号作为频率的函数进行分析20【线性系统频率特性的测量】一、测量方法

1、点频测量法是一种静态测量方法，比较繁琐。例：2、扫频测量法是一种动态测量方法，较好。

输入信号（f1、2、3…x）输出信号（uo）fxuof1f2f3f4低通滤波器2.6扫频仪21【频率特性测试仪的工作原理】根据扫频测量法的原理设计、制造而成的。它是将扫频信号源及示波器的X—Y显示功能结合为一体，用于测量网络的幅频特性。2.6扫频仪扫频信号通过被测电路时，信号的幅度将按被测电路的幅度频率特性而改变，到检波器输入端的信号不再是等幅波，经过检波后的信号，再经垂直放大器加于示波管上，显示出被测电路的频率特性曲线。221、扫描电压发生器

2、扫频信号发生器

3、被测电路4、检波探头

2.6扫频仪【频率特性测试仪的工作原理】输出u1和u2两个信号。u1：扫描电压信号；一方面给扫频信号发生器提供调制信号，另一方面给示波器x轴偏转板提供扫描电压。u2：扫频停振信号；为消除扫描逆程期间，回扫轨迹对正程轨迹的干扰，在扫描电压逆程期间，使扫频振荡器停止产生扫频信号，从而回扫时呈现水平线光迹。在扫描信号控制下，输出频率随扫描电压幅度大小变化的扫频信号；同时也接受扫描停振信号的控制，在扫描电压逆程期间停振；即为u3。由于输入信号的频率变化，按照电路自身的特性输出信号的幅度不同；即为u4。将被测电路的输出信号u4包络波形检出，形成u5信号。235、混频器产生扫频信号与晶振信号的差频，送入频标形成电路频标扫频信号4.98MHz5MHz5.02MHz

晶振信号（含多次谐波）5MHz5MHz5MHz混频输出20KHz20KHz02.6扫频仪【频率特性测试仪的工作原理】24【主要技术指标】1、有效频率宽度△

f在扫频线性和振幅平稳性符合要求的前提下，一次扫频能达到的最大频率覆盖范围。即：

△

f=fmax–fmin2、中心频率f0

中心频率范围指f0的变化范围，也就是扫频仪的工作频率。2.6扫频仪有效扫频宽度一次扫频时能获得的最高瞬时频率一次扫频时能获得的最低瞬时频率253、相对扫频宽度有效扫频宽度与中心频率之比，即：“窄带扫频（窄扫）”：△f

远小于信号瞬时频率的扫频信号；“宽带扫频”：△f

和瞬时频率可以相比拟的扫频信号。4、扫频线性扫频信号瞬时频率变化和调制电压瞬时值变化之间的吻合程度。吻合程度越高，扫频线性越好。5、振幅平稳性在幅频特性测试中，必须保证扫频信号的幅度恒定不变。扫频信号的振幅平稳性通常用它的寄生调幅来表示，寄生调幅越小，表示振幅平稳性越高。2.6扫频仪【主要技术指标】26【频率特性测试仪典型产品】1、BT3C-A型频率特性测试仪

BT3C-A型频率特性测试仪是利用示波管直接显示被测设备的幅频特性曲线的仪器。【优点】由于采用晶体管及集成电路，因而功耗低，体积小，重量轻，输出电压高，寄生调幅小，扫频非线性系数小，衰减器精确度高，频谱纯度好，显示灵敏度高。【特点】扫频宽度和中心频率均可在1～300MHz内连续调节。可用来测定无线电设备的频率特性。2.6扫频仪27中心频率：1MHz～300MHz连续调节；扫频频偏：分全扫和窄扫，全扫扫频范围为1MHz～300MHz，窄扫扫频范围为以中心频率为中心，频率偏移为±0.5MHz～±15MHz；扫频非线性系数：扫频频偏在±15MHz范围内不大于10%；扫频输出电压：≥500mV(75Ω)；扫频信号输出阻抗：75Ω；扫频输出寄生调幅：不大于7%；输出衰减：10dB×7，1dB×10步进；频标：1MHz、10MHz（复合）,50MHz及外接；Y轴输入衰减：分1、10、100三挡；Y轴输入灵敏度：不低于2.5mVP-P/cm。2、BT3C-A型主要技术性能2.6扫频仪283、BT3C-A型扫频仪的应用—注意事项

仪器在测量之前应进行电气性能的检查。扫频输出电缆和检波输入电缆在接入被测网络时，地线应尽量短，以免产生误差。对于输出端带有检波电路的待测网络，与Y轴输入端相连接的电缆线不应带有检波探头；当被测网络输出端带有直流电位时，Y轴输入应选用AC耦合方式；当被测网络输入端带有直流电位时，应在扫频输出电缆上串接容量较小的隔直电容。2.6扫频仪293、BT3C-A型扫频仪的应用—注意事项扫频仪工作在高频状态时，应注意扫频信号输出和被测网络（或设备）之间的阻抗匹配。如被测网络的输入阻抗不是75Ω，为了减小测试误差，应在仪器的扫频输出与被测网络输入端之间加入一个阻抗匹配器。此外，连接线的公共接地点要牢靠。观察鉴频输出的S曲线时，要注意“+”、“—”极性转换被测件要注意屏蔽，否则由于受分布参数及输出与输入之间反馈等影响，会引起测量误差。当需要特殊频率的频标时，可将频标选择开关置于“外接”，在外接输入插座上加入所需的信号电压(≥50mV)。2.6扫频仪30将面板上的扫频方式选择置于“点频”位置，此时扫频仪可作为一般信号发生器使用。零频的确定。将频标选择开关置于“1MHz，10MHz”（这里以BT3C-A型扫频仪为例），频标增益旋钮置于合适位置，调节中心频率旋钮，使中心频率在起始附近变化。此时，在众多的频标中可看到一个特殊的标记，即菱形的上顶部凹陷；如果将频标选择开关置于“外接”位，其它频标消失，而此特殊标记仍然存在，即可确定它为零频标记（或称起始频标）。在使用扫频仪进行测量时，要特别注意被测电路（或设备）增益的读法，可结合实际测量熟练掌握。3、BT3C-A型扫频仪的应用—注意事项2.6扫频仪31【测量幅频特性】根据被测网络的工作频率及测试条件，调节扫频仪面板上的有关旋钮，如中心频率、输出衰减等，并按图连接，则可从荧光屏上获得被测网络的幅频特性曲线。2.6扫频仪32几种常见网络的幅频特性曲线。从屏幕所显示的曲线可求得被测网络的参数。2.6扫频仪【测量幅频特性】33①测量增益图(d)所示，若此时扫频信号输出衰减的读数为CdB，图形高度为H。当检波探测器和扫频输出端直接短接，再改变输出衰减，使电压线的高度仍为H，此时输出衰减的读数若为DdB，则该放大器的增益：

A＝CdB—

DdB ②测量带宽使用扫频仪上的频标，可以方便地读出所显示频率特性曲线的带宽。有时为了更精确地测量，可使用外接频标。无论是内接或外接频标，都是根据频率标记迭加在特性曲线带宽范围上的数目乘以频率标记值而得到结果。2.6扫频仪【测量幅频特性】34③测量回路Q值为了求得被测调谐回路的Q值，可采用外接频标方式来测试。调节外接信号发生器的频率，使其频标点分别处于图中的a、b、c三点上，再分别读出外接信号发生器的相对应的频率值f1、f0、f2，则根据回路Q值的定义，得出：

单调谐回路特性曲线2.6扫频仪【测量幅频特性】351.晶体管特性图示仪的基本组成2.7晶体管特性图示仪用以产生阶梯电流或阶梯电压测试时阶梯信号源为被测晶体管提供偏置。用以供给所需的集电极扫描电压开关及附属电路：为了准确测试晶体管特性曲线及适应测试不同的晶体管的需要，图示仪都设置了如下开关：①极性开关，②X轴、Y轴选择开关③零电压、零电流开关④灵敏度校准电压362.晶体管特性图示仪测量原理（1）二极管特性测试2.7晶体管特性图示仪37（2）晶体管输出特性IC=f（UCE）测试2.7晶体管特性图示仪38（3）晶体管输入特性IB=f(UBE)的测试晶体管输入特性曲线是一组以UCE为参变量的曲线。考虑到阶梯信号作为扫描信号要提供大的功率，在电路上实现起来比较麻烦，实际仪器中晶体管输入特性测试原理框图2.7晶体管特性图示仪39（4）场效应管漏极特性ID=f(UDS)

测试2.7晶体管特性图示仪40（5）场效应管转移特性ID=f(UGS)测试2.7晶体管特性图示仪41【晶体管特性图示仪典型产品】1.主要技术性能（1）集电极电流：10μA/div～0.5A/div，分15挡；（2）二极管反向漏电流：0.2μA/div～5μA/div，分5挡；（3）集电极电压：0.05V/div～50V/div，分10挡；（4）基极电压：0.05V/div～1V/div，分5挡；（5）阶梯电流：0.2μA/级～50mA/级，分17挡；（6）阶梯电压：0.05V/级～1V/级，分5挡；（7）集电极扫描峰值电压：10V～500V，分4挡；（8）功耗限制电阻：0～0.5MΩ，分11挡。XJ4810型半导体管特性图示仪是一种典型的晶体管特性图示仪。

2.7晶体管特性图示仪42【使用方法】(1)开启电源，指示灯亮，预热10min。(2)调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”旋钮，使屏幕上的光点或