【正文】 通過電路設(shè)計(jì)，僅保留由晶體管非線形所產(chǎn)生的兩路輸入信號(hào)的 乘積項(xiàng) 。 （ a） 比例臂電橋 （ b） 有源電橋 （ c） 電壓電橋 （ d） 電流電橋 3124ZZZZ? 12NNZZsx ?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 104 電子測量中的比較技術(shù) (續(xù) ) 例 . 比例運(yùn)算比較（半橋）電路 ～ U sa R sR xbU o+_xossRURU? oxssURRU?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 105 電子測量中的比較技術(shù) (續(xù) ) （ 時(shí)間 ） 比較 ? ①時(shí)間差值比較：用 RS觸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)時(shí)差的比較 R S 觸發(fā)器t At BQS Rt Bt AT?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 106 電子測量中的比較技術(shù) (續(xù) ) ② 差頻比較： 混頻器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)頻率的減法運(yùn)算 還可利用差頻比較法測量頻率 ③比例比較： 測頻率 fx=Nfs ；測周期 Tx=NTS 混頻器f Af BF=f fA B被測頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率混頻器Ff xf s零差指示= f x f s電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 107 電子測量中的比較技術(shù) (續(xù) ) 5. 相位比較 ——使用鑒相器 ? （ 1）用乘法器或相敏檢波器鑒相 ? ? ? ? ? ? c o s2x m s mo K U Uu ??K xy u x u s u o = u x ? B． 偏轉(zhuǎn)法：若測量過程中選擇接近 x的 s， 指示器測出微小差值 y， 則 x=s+y（ 微差法 ） 。 ? 當(dāng) xs 時(shí)， y=YL；當(dāng) xs時(shí)， y=YH ? 當(dāng) x=s 時(shí)， y出現(xiàn)一個(gè)躍變信號(hào) 被測量 標(biāo)準(zhǔn)量 x s 比 較 電 路 y y H y L 0 y s x 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 99 電子測量中的比較技術(shù) (續(xù) ) （ 1） 比較的基本類型 （ 按功能分 ） ： ① 標(biāo)量比較 ——它只識(shí)別兩個(gè)同類的未知量是否相等 ， 例如兩個(gè)爐子溫度是否相等 。 ? 在顯示器中 ， 把電量變換成非電量 ——機(jī)械量 、 光學(xué)量等 。 ? 例如合成 CRT顯示的視頻信號(hào)波形 。 ()x s x sm f m f m f f m f? ? ? ? ?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 91 (續(xù)） （ 5） 分頻 ? 分頻是于對信號(hào)頻率進(jìn)行除法運(yùn)算 。 ? ④ 實(shí)現(xiàn)中頻或低頻替代 ， 以提高測量精度 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 87 (續(xù)） （ 2） 阻抗變換 ? 電子測量中 ， 特別是在 微波測量 中 ， 當(dāng)將不匹配的負(fù)載與傳輸線連接時(shí) ，或?qū)⑻卣髯杩共煌膫鬏斁€進(jìn)行連接時(shí) ， 信號(hào)傳輸中將產(chǎn)生強(qiáng)烈反射 。 ? 通過量值變換 ， 可增加測量范圍 ， 提高測量分辨力和精度 。 優(yōu)點(diǎn)： 測量速度快和測量準(zhǔn)確度高。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 73 基于差值示零的直接比較法 : 被測量與標(biāo)準(zhǔn)量直接進(jìn)行比較 ① 需要一個(gè)具有 比較功能的電路 ， 要求比較的 范圍寬 、 靈敏度 和 分辨力高 ； ② 需要一個(gè) 與被測量同類的可變標(biāo)準(zhǔn)量 參與比較 ， 要求標(biāo)準(zhǔn)量 準(zhǔn)確且可細(xì)微調(diào)節(jié) 。 直讀式電壓表 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 69 基于比例變換的間接比較法 （續(xù)） （ 2） 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 由于 故： 式中 K 1 K 3K 2xu 2 u 3 yu 1y 1 y 2 y 3信源點(diǎn) 信宿點(diǎn) )( 111 uxKy ?? )( 2122 uyKy ?? )( 3233 uyKyy ???3 2 1 1 2 3{ [ ( ) ] }y K K K x u u u K x u? ? ? ? ? ?1 2 3K K K K? 3211 2 3uuuuK K K? ? ?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 70 基于比例變換的間接比較法 （續(xù)） （ 2）間接比較方法 ： ? 是把被測量與標(biāo)準(zhǔn)量各自單獨(dú)地通過變換（三種類型子變換），分別變換成輸出的顯示量后，再根據(jù)各自的讀數(shù)值進(jìn)行比較。 （ 4）顯示原理 ——顯示的基本功能是把人眼不可見的信息轉(zhuǎn)化成為可見的信息 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 63 信息的識(shí)別 （續(xù)） 測量客體客體信息比較標(biāo)準(zhǔn)處理顯示規(guī)范化信號(hào)語法信息量化信息可見信息信息識(shí)別語義信息處理語用信息測量人員目標(biāo)信息激勵(lì)傳感語法信息變換信號(hào)信息感知3. 測量的原理 —— 測量的信息過程 測量客體 信息感知 信息識(shí)別 測量主體 語法信息 語義信息 語用信息 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 64 信息的識(shí)別 （續(xù)） （ 1）人工處理方式 例：一個(gè)模擬式的交流電壓表的原理框圖 ， 它測量交流電壓的有效值 。 ? 識(shí)別的原則是： 相似而認(rèn)同 ， 相異而拒斥 。 全信息 語義信息語用信息{語法信息電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 59 信息的感知 1． 感知的基本原理 ? 信息感知的基本機(jī)制在于要有某種組織或器官能夠靈敏地感受到 被測對象運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及其變化的方式 。 ? 主體認(rèn)識(shí)論層次的信息的內(nèi)涵比客體論層次信息豐富得多。如果儀表為S級(jí)，則說明該儀表的最大引用誤差不超過 S% ? 測量點(diǎn)的最大相對誤差： ? 在使用這類儀表測量時(shí) ， 應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍?， 使示值盡可能接近于滿度值 ， 指針最好能偏轉(zhuǎn)在 不小于滿度值 2/3以上的區(qū)域 。 ? 真值的獲得： 1. 標(biāo)準(zhǔn)量 ，計(jì)量學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)量是已知的，可以使用。 （ 2） 影響誤差： 由于各種環(huán)境因素 （ 溫度 、 濕度 、 振動(dòng) 、 電源電壓 、 電磁場等 ） 與測量要求的條件不一致而引起的誤差 。 ? 原器基準(zhǔn)自身也會(huì)隨時(shí)間 、 地點(diǎn) 、 環(huán)境條件而變化 ， 甚至?xí)p壞 、 會(huì)失傳 。 （ 3） 工作計(jì)量器具： 工作崗位上使用 ， 不用于進(jìn)行量值傳遞 ， 而是直接用來測量被測對象量值的計(jì)量器具 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 36 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） ? 根據(jù)工作基準(zhǔn) 復(fù)現(xiàn) 出不同等級(jí)的便于經(jīng)常使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具或儀器 ， 簡稱 標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 1984年 2月國務(wù)院頒布了 《 中華人民共和國法定計(jì)量單位 》 ， 決定我國法定計(jì)量單位以國際單位制為基礎(chǔ) 。秒） 美國航宇局（ NASA）噴推實(shí)驗(yàn)室：公制單位（磅 安培 ampere： ?根據(jù)兩通電導(dǎo)線之間產(chǎn)生的作用力而定義的電流單位。 16世紀(jì)：德國： 16個(gè)人的左腳板的平均長度。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 24 單位和單位制 ? 根據(jù)定義而令系數(shù)為 1的量稱為單位 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 23 計(jì)量的定義和意義 （續(xù)） ?測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量。實(shí)驗(yàn)是察看被測物某些性能而從事的某種實(shí)踐活動(dòng)。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 19 測量的基本要素 （續(xù)） ? 應(yīng)采取適當(dāng)?shù)?控制措施 ， 盡量減少由于環(huán)境影響而產(chǎn)生的誤差 。 ? ? 測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施，總稱為測試技術(shù)。 3. 信息可以被感知。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 11 測量的組成 被測對象 、 測量儀器 、 測量技術(shù) 、 測量人員和 測量環(huán)境 測量儀器系統(tǒng) 被測對象 測量人員 測量的基本原理圖 信息 顯示 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 12 測量的基本要素 （續(xù)） 對象 屬性 影響 影響 影 響 測量策 略、算法 數(shù)據(jù)狀態(tài) 參數(shù)命令 被測信息 原理 方法 被測 對象 儀器 系統(tǒng) 測量 人員 測量 環(huán)境 激勵(lì)信號(hào) 選擇 儀器 決定 方法 測量的基本要素 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 13 測量的基本要素 （續(xù)） ——基本要素之間的互動(dòng)關(guān)系 ? 論證階段 : 測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務(wù)要求、被測 對象特點(diǎn)、屬性，及現(xiàn)有儀器設(shè)備狀況，擬定合理的測試方案。 測量結(jié)果＝測量數(shù)值 *測量單位，即 ： 0}{ xxx ??電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 7 測量的基本概念 （續(xù)） 測量的內(nèi)涵 : ? ① 測量對象 ： 被測客體 中的相應(yīng)的量值信息； ? 測量目的：從被測對象取得一個(gè)定量的認(rèn)識(shí)； ? ② 測量過程 : 通過實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)對象的過程 ? ③ 測量方法 ： 比較 ? ； ； ? ④ 測量標(biāo)準(zhǔn) ：同類已知單位 。 ? 討論測量原理、測量方法和測量系統(tǒng)中的共性問題。電子測量原理 電子科學(xué)與技術(shù)系 聯(lián)系方式： 139 3851 1882 授課教師： 段智勇 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 2 課程簡介 ? 第一部分 測量總論及誤差理論 ， 介紹測量的基本概念 、 技術(shù)方法及系統(tǒng)組成 ， 誤差理論和數(shù)據(jù)處理等 。 ? 分別從信息獲取的 廣義概念 和 量值比較 的狹義概念上，闡述測量的基本原理； ? 從實(shí)現(xiàn)測量原理的 變換 、 比較 、 處理 和 顯示 等環(huán)節(jié)中，闡述電子測量的基本技術(shù)。 ? ⑤ 測量結(jié)果 ：最終能表示給測量主體 （ 人 ） 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 8 測量的定義 （續(xù)） 圖1－ 1 測 量的比較原理(a) 天 平直接比較 （b） 彈簧稱間接比較被測物體的重量等于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量 被測物體的重量從度盤上讀數(shù) ， 因?yàn)?， 彈簧秤度盤上的刻度是事先與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的結(jié)果 。 ? 設(shè)計(jì)階段： ? 選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。 4. 信息可以轉(zhuǎn)換。 測量的基本要素 （續(xù)） 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 17 測量的基本要素 （續(xù)） ? 測量環(huán)境 是指 測量過程中 人員 、 對象 和 儀器系統(tǒng) 所處空間的一切物理和化學(xué)條件的總和。 ? 恒溫 、 恒濕 、 穩(wěn)壓和防震 。 ? 檢測 ? 檢測包括檢驗(yàn)和測量，檢驗(yàn)屬于分級(jí)測量，檢查被測參量值是否處于在某一范圍內(nèi)。 ?測量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。 ? 單位是表征測量結(jié)果的重要組成部分 ， 又是對兩個(gè)同類量值進(jìn)行比較的基礎(chǔ) 。 碼 yard（ yd＝ 3 ft＝ cm） 12世紀(jì)：英國亨利一世的鼻尖到前伸手臂時(shí)中指尖的距離。 秒 second： ?根據(jù)地球圍繞太陽的轉(zhuǎn)動(dòng)周期而確定的時(shí)間單位。秒）？ 這樣計(jì)算出的沖量值只是實(shí)際值的 22%。 ? SI有 7個(gè)基本單位 ? 我國另選定了 16個(gè)非國際單位制單位。 ? 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級(jí)在工作基準(zhǔn)之下 ， 工作計(jì)量器具之上 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 38 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） （ 4） 比對： 在規(guī)定條件下 ， 對 相同準(zhǔn)確度等級(jí) 的同類基準(zhǔn) 、 標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較 ， 其目的是考核量值的一致性 。 ? 從現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)來看 ， 最好的基準(zhǔn)是 原子基準(zhǔn) 。 （ 3） 理論誤差和方法誤差： 由于測量原理 、 近似公式 、 測量方法不合理而造成的誤差 。 2. 實(shí)際值 ，上一級(jí)測量儀器或者計(jì)量器具測量所得值。 m?%mx x Sx? ?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 52 測量誤差的表示方法 （續(xù)） [例 13] 某待測電流約為 100mA， 現(xiàn)有