【文章內(nèi)容簡介】 VM精密程度的一個基本參數(shù)。所謂位數(shù)是指能顯示 0~9共十個完整數(shù)碼的顯示器的位數(shù)。 （ 2）量程的范圍 DVM的量程范圍包括基本量程和擴展量程。基本量程是測量誤差最小的量程，它不經(jīng)過衰減和放大器；擴展量程是采用輸入衰減器和放大器來完成的，它的測量精度比基本量程的測量精度降低。 （ 3）超量程能力 超量程能力是 DVM的一個重要的性能指標。 1/2位和基本量程結(jié)合起來，可說明 DVM是否具有超量程能力 2．分辨率 分辨率是指 DVM 能夠顯示的被測電壓的最小變化值，即顯示器末位跳動一個數(shù)字所需的電壓值。 3．測量速率 測量速率是指每秒鐘對被測電壓的測量次數(shù)，或一次測量全過程所需的時間。 4．輸入特性 輸入特性包括輸入阻抗和零電流兩個指標。 直流測量時， DVM輸入阻抗用 iR 表示。量程不同， iR 也有差別 ，一般在 10MΩ ~1000 MΩ之間。 交流測量時， DVM 輸入阻抗用 iR 和輸入電容 iC 的并聯(lián)值表示，一般 iC 在幾十至幾百皮法之間。 5．抗干擾能力 DVM的干擾分為共模干擾和串模干擾兩種。儀器中采用共模抑制比和串模抑制比來表示DVM的抗干擾能力。一般共模干擾抑制比為（ 80~150） dB；串模抑制比為（ 50~90） dB。 6．固有誤差和工作誤差 DVM的固有測量誤差主要是讀數(shù)誤差和滿度 誤差，通常用測量的絕對誤差表示。 圖 數(shù)字多用表的框圖 VDC K IDC變換器 Ω DC變換器 數(shù)字電壓表 ACDC變換器 VAC I Ω 13 ）（ mx UUU ?????? %% ?? (515) 工作誤差指在額定條件下的誤差，通常也以絕對值形式給出。 5． 10 直流電壓的測量方案有哪些？ 答： 直流電壓的測量一般可采用直接測量法和間接測量法兩種。可用數(shù)字式萬用表、模擬式萬用表、電子電壓表、示波器等設(shè)備運用零示法、微安法等測量直流電壓。 5． 11 交流電壓的測量方案有哪些？ 答： 交流電壓的測量一般可分為兩大類，一類是具有一定內(nèi)阻的交流信號源，另一類是電路中 任意一點對地的交流電壓。交流電壓的常用測量方法有電壓表法和示波器法。 5． 12 甲、乙兩臺 DVM，甲的顯示器顯示的最大值為 9999，乙為 19999，問： （ 1）它們各是幾位的 DVM，是否有超量程能力？ （ 2）若乙的最小量程為 200mV，其分辨率為多少？ （ 3）若乙的固有誤差為 )%%( mx UUU ???? ，分別用 2V 和 20V 檔測量VUx ? 電壓時，絕對誤差和相對誤差各為多少？ 答： （ 1） 超量程能力是 DVM的一個重要的性能指標。 1/2位和基本量程結(jié)合起來 ，可說明 DVM是否具有超量程能力。 甲是 4位 DVM，無超量程能力；乙為 4 位半 DVM，可能具有超量程能力。 （ 2）乙的分辨率指 其末位跳動 177。 1所需的輸入電壓，所以其分辨率為 。 （ 3）用 2V擋測量 絕對誤差 )%%( mx UUU ???? V1 1 )2%%( ?????? 相對誤差 %%%100 ?????? UUx? 用 20V擋測量 絕對誤差 )%%( mx UUU ???? V4 7 )20%%( ?????? 相對誤差 %%%100 ?????? UUx? 第 6章習(xí)題 6． 1 目前常用的測頻方法有哪些，各有何特點？ 答： 目前常用的 頻率測量方法按工作原理可分為直接法和比對法兩大類。 （ 1）直接法 是指直接利用電路的某種頻率響應(yīng)特性來測量頻率的方法。電橋法和諧振法是這類測量方法的典型代表。直接法常常通過數(shù)學(xué)模型先求出頻率表達式，然后利用頻率與其它已知參 14 數(shù)的關(guān)系測量頻率。如諧振法測頻，就是將被測信號加到諧振電路上，然后根椐電路對信號發(fā)生諧振時頻率與電路的參數(shù)關(guān)系 LCf x ?2/1? ，由電路參數(shù) L、 C的值確定被測頻率。 （ 2）比對法 是利用標準頻率與被測頻率進行比較來測量頻率。其測量準確度主要取決于標準頻率的準確度。拍頻法、外差法及計數(shù)器測頻法是這類測量方法的典型代表。尤其利用電子 計數(shù)器測量頻率和時間，具有測量精度高、速度快、操作簡單、可直接顯示數(shù)字、便于與計算機結(jié)合實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點，是目前最好的測頻方法。 6． 2 通用電子計數(shù)器主要由哪幾部分組成？畫出其組成框圖。 答： 電子計數(shù)器一般由輸入通道、計數(shù)器、邏輯控制、顯示器及驅(qū)動等電路 構(gòu)成。 6． 3 測頻誤差主要由哪兩部分組成？什么叫量化誤差？使用電子計數(shù)器時，怎樣減小量化誤差？ 答： 電子計數(shù)器測頻是采用間接測量方式進行的，即在某個已知的標準時間間隔內(nèi)，測出被測信號重復(fù)的次數(shù) N，然后由公式計算出頻率。其誤差主要 由兩部分組成。一是計數(shù)的相對誤差，也叫量化誤差；二是 閘門開啟時間 的相對誤差。按最壞結(jié)果考慮，頻率測量的公式誤差應(yīng)是兩種誤差之和。 量化誤差 是 利用電子計數(shù)器測量頻率 ，測量 實質(zhì)是已知的時間內(nèi)累計脈沖個數(shù) ， 是一個量化過程 ， 這種計數(shù)只能對整個脈沖進行計數(shù) ， 它不能 測出半個脈沖 ， 即量化的最小單位是數(shù)碼的一個字 。量化誤差的極限范圍是 177。 １個字，無論計數(shù)值是多少，量化誤差的最大值都是 1? 一個字，也就是說量化誤差的絕對誤差 1???N 。因此，有時又把這種誤差稱為“ ? 1個字誤差”，簡稱“ 1? 誤差?！?這種測量誤差是儀器所固有的 ， 是量化過程帶來的 。 當(dāng)被測量信號頻率一定時 ， 主門開啟的時間越長 ， 量化的相對誤差越小 ， 當(dāng)主門開啟時 間一定時 ,提高被測量信號的頻率 ， 也可減小量化誤差的影響 。 6． 4 測量周期誤差由哪幾部分組成？什么叫觸發(fā)誤差？測量周期時，如何減小觸發(fā)誤差的影響？ 答： 電子計數(shù)器測量周期也是采用間接測量方式進行的， 與測頻誤差的分析類似，測周誤差也由兩項組成，一是量化誤差，二是時標信號相對誤差。測周時 輸入信號受到噪聲干擾，也會產(chǎn)生噪聲干擾誤差，這是一種隨機誤差，也稱為觸發(fā)誤差。觸發(fā)誤差是指在測量周期時，由于輸入信號中的干擾噪聲影響，使輸入信號經(jīng)觸發(fā)器整形后，所形成的門控脈沖時間間隔與信號的周期產(chǎn)生了差異而產(chǎn)生的誤差， 觸發(fā) 誤差與被測信號的信噪比有關(guān) ， 信噪比越高 ， 放大 整形 主門 門控信號 ST 被測信號 晶體振蕩 分頻電路 計數(shù) 譯碼 顯示 邏輯 控制 Tx 圖 電子計數(shù)器組成框圖 15 觸發(fā)誤差就越小 ， 測量越準確 。 6． 5 使用電子計數(shù)器測量頻率時，如何選擇閘門時間？ 答： 電子計數(shù)器測量頻率時， 當(dāng)被測信號頻率一定時，主門開啟時間越長， 量化的相對誤差就越小。所以在不使計數(shù)器產(chǎn)生溢出的前提，擴大主門的開啟時間 Ts，可以減少量化誤差的影響。 但主門時間越長測量時間就越長，所以兩者應(yīng)該兼顧。 6． 6 使用電子計數(shù)器測量周期時，如何選擇周期倍乘？ 答： 電子計數(shù)器測量周期時， “周期倍乘”后再進行周期測量，其測量精確度大為提高。需要注意的是所乘倍數(shù) k 要受到儀 器顯示位數(shù)等的限制。 6． 7 欲用電子計數(shù)器測量 =200HZ 的信號頻率，采用測頻（閘門時間為 1s）和測周（時標為 s）兩種方案，試比較這兩種方法由177。 1誤差所引起的測量誤差。 答： ① 測頻時，量化誤差為 31051200 11 ??????????? sx TfNN ② 測周時，量化誤差為 37 102102020 ???????????? cxcx fffTNN 從計算結(jié)果可以看出，采用測周方法的誤差小些。 6． 8 使用電子計數(shù)器測量相位差、脈沖寬度時，如何選擇觸發(fā)極性 ？ 答： 電子計數(shù)器測量相位差、脈沖寬度時時通常是 測量兩個正弦波上兩個相應(yīng)點之間的時間間隔，觸發(fā)極性可以取“ +”，也可以取“ ”，根據(jù)測量方便進行選擇。 為了減小測量誤差，可利用兩個通道的觸發(fā)源選擇開關(guān)，第一次設(shè)置為“ +”，信號由負到正通過零點，測得 T1；第二次設(shè)置為“ ”，信號由正到負通過零點，測得 T2；兩次測量結(jié)果取平均值。 6． 9 欲測量一個 =1MHZ的石英振蕩器，要求測量準確度優(yōu)于177。 1 106，在下列幾種方案中，哪種是正確的，為什么？ （ 1） 選用 E312型通用計數(shù)器（≤177。 1 106），閘門時間置于 1s。 （ 2） 選用 E323型通用計數(shù)器（≤177。 1 107），閘門時間置于 1s。 （ 3） 通用計數(shù)器型號同上，閘門時間置于 10s。 答： 要看哪個方案正確，就是要比較哪種方案的測量準確度符合要求。 （ 1）選用 E312型通用計數(shù)器（≤177。 1 106），閘門時間置于 1s。 666 102)1011101 1(1 ?? ????????????????? ???????ccsxxxf f fTff f? （ 2）選用 E323型通用計數(shù)器（≤177。 1 107），閘門時間置于 1s。 （ 3）通用計數(shù)器型號同上，閘門時間置于 10s。 776 102)10110101 1(1 ?? ????????????????? ???????ccsxxxf f fTff f? 16 從計算結(jié)果可以看出第 3種方法是正確的 ，它符合測量準確度的要求。 6． 10 利用頻率倍增方法，可提高測量準確度，設(shè)被測頻率源的標稱頻率為 =1MHZ，閘門時間置于 1s，欲把177。 1誤差產(chǎn)生的測頻誤差減少到 1 1011，試問倍增系數(shù)應(yīng)為多少？ 答： 倍增前 量化誤差為 66 1011101 11 ???????????? sx TfNN 倍增系數(shù)為 5116 10101 101 ???????M 6． 11 利用下述哪種測量方案的測量誤差最??？ （ 1） 測頻，閘門時間 1s。 （ 2） 測周，時標 100μ s。 （ 3） 周期倍乘， N=1000。 答： 對于一 確定頻率 f，可以根據(jù)中界頻率進行判斷。 HzTf c 46 10410100 11 ????? ? 中界頻率 HzTff sc 202020440 ???? 若題目中給定的被測頻率低于中界頻率，則采用測周法比測頻法誤差小，若先經(jīng)過“周期倍乘”，再進行周期測量則誤差最小。 第 7章習(xí)題 7． 1 低頻信號源中的主振器常用哪些電路？為什么不用 LC正弦振蕩器直接產(chǎn)生低頻正弦振蕩？ 答： 低頻信號源中的主振器 一般由 RC 振蕩電路或差頻式振蕩電路組成。相對來說采用 RC振蕩電路或差頻式振蕩電路比 LC 振蕩電路簡單，調(diào)節(jié)方便。 7． 2 畫出文氏橋 RC振蕩器的基本構(gòu)成框圖，敘述正反饋橋臂的起振條件和負反饋橋臂的穩(wěn)幅原理。 答： 圖 fo R2 C2 R4 + A C1 R1 R3 17 圖 為 文氏電橋振蕩器的原理框圖。 R C R C2 組成 RC 選頻網(wǎng)絡(luò)，可改變振蕩器的頻率； R R4組成負反饋臂，可自動穩(wěn)幅。 在RCff ?2 10 ??時，輸入信號經(jīng) RC 選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?運算放大器。同相端的電壓與運算放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)形成的電壓同相，即有 0?f? 和 ??? nfa 2?? 。這樣，放大 器和 RC選頻網(wǎng)絡(luò)組成的電路剛好組成正反饋系統(tǒng)，滿足振蕩的相位條件，因而有可能振蕩。 此時，反饋系數(shù) F=1/3，因此只要后接的二級放大器的電壓放大倍數(shù)為 A 3?V ，那么就滿足了振蕩器起振的幅值條件 AVF≥ 1，可以維持頻率RCff ?2 10 ??時的等幅正弦振蕩。 實際電路中，其中 R3是具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻。在振蕩器的起振階段，由于溫度低， R3 的阻值較大，負反饋系數(shù)小，使負反潰放大器的電壓增益大于 3，RCf ?2 1?的信 號產(chǎn)生增幅振蕩。隨著該信號的增大，流過 R3 的電流增大，從而使 R3 的溫度升高，阻值下降，反饋深度加深，負反饋放大器的電壓放大倍數(shù)減小，只要 R R4選擇恰當(dāng)，最后將達到穩(wěn)定的等幅正弦振蕩。當(dāng)電路進入穩(wěn)定的等幅振蕩之后，如果由于某種原因引起輸出 電壓增大時，由于 0V 直接接在 R R4的串聯(lián)電路中，從而使流過 R3的電流增大， R3減小也會使負反饋放大器的放大倍數(shù)下降，令輸出電壓減小，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 7． 3 高頻信號發(fā)生器主要由哪些電路組成？各部分的作用是什么？ 答： 高頻信號發(fā)生器組成的基本框圖如圖 。 主要包括主振級、緩沖