【導(dǎo)讀】在這個過程中，人們借助專門的設(shè)備，數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。從廣義上說，凡是利用電子技術(shù)進行的測量都可以說是電子。測量；從狹義上說，電子測量是指在電子學(xué)中測量有關(guān)電的量值的測量。1．2測量與計量兩者是否是缺一不可？計量是測量的一種特殊形式，是測量工作發(fā)展的客觀需要，準(zhǔn)確性、可靠性得不到保證，測量就會失去價值。因此，測量與計量是相輔相成的。1．3按具體測量對象來區(qū)分，電子測量包括哪些內(nèi)容？倍數(shù)，衰減量，靈敏度，噪聲指數(shù)等：特性曲線顯示如：幅頻特性，相頻特性曲線等?？捎媒^對誤差表示；若要反映測量的準(zhǔn)確程度，則用相對誤差表示。測量誤差指的是測量值與被測量真值的差異，造成這種差異的原因可。而儀器誤差僅僅是指作為比較設(shè)備的測量儀器由于測量精度和準(zhǔn)確度所帶來的測量。統(tǒng)誤差不能消除或減少；系統(tǒng)誤差具有可控制性或修正性。系統(tǒng)誤差使測量的正確度受到影

　　

【正文】 進行選擇。如在學(xué)生實驗中，對輸出信號的頻率、幅度準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波型失真等要求不嚴(yán)格時，可采用普通信號發(fā)生器；在對儀器校準(zhǔn)或測量準(zhǔn)確度嚴(yán)格要求的場合中，應(yīng)選用準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度較高的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 第 8章習(xí)題 8． 1 通用示波器應(yīng)包括哪些單元？各有何功能？ 答： 通用示波器 主要包括 X偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、 Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和示波管三大部分。如圖 。 Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)將輸入的被測交流信號放大； X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供一個與時間成線性關(guān)系的鋸齒波電壓；兩組電壓同時加到示波管的偏轉(zhuǎn)板上，示波管中的電子束在偏轉(zhuǎn)電壓的作用下運動，在屏幕上形成與被測信號一 致的波形。陰極射線示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，它們都被密封在真空的玻璃殼內(nèi)，電子槍產(chǎn)生的高速電子束打在熒光屏上，偏轉(zhuǎn)板控制電子束的偏轉(zhuǎn)方向，使其按要求在熒光屏相應(yīng)的部位產(chǎn)生熒光。 圖 脈沖信號源的工作波形圖 圖 放大器幅頻特性測試連線圖 主振輸出 積分器 A1輸出 積分器 A2輸出 比較器 Ⅰ 輸出 比較器 Ⅱ 輸出 減法器輸出 1 2 Vi Vx Vx Vy Vy Y軸 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) X 軸 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 23 8． 2 用逐點描跡法來說 明電信號的顯示過程。 答： Y 偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓 tVV ymy ?sin? ， X 偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓 ktVx? ，即 X、 Y偏轉(zhuǎn)板同時加電壓，假設(shè) yx TT? ，則電子束在兩個電壓的同時作用下，在水平方向和垂直方向同時產(chǎn)生位移，熒光屏上將顯示出被測信號隨時間變化的一個周期的波形曲線。如圖 所示。 ① 當(dāng)時間 0tt? 時， xmxy VVV ??? ,0 （鋸齒 波電壓的最大負(fù)值）。光點出現(xiàn)在熒光屏上的最左側(cè)的“ 0”點，偏離屏幕中心的距離正比于 xmV 。 ② 當(dāng)時間 1tt? 時， 11 , xxyy VVVV ??? ，光點同時受到水平和垂直偏轉(zhuǎn)板的作用，將會出現(xiàn)在屏幕的第 Ⅱ 象限的“ 1”點。 ③ 當(dāng)時間 2tt? 時， 22 , xxyy VVVV ??? ，光點同時受到水平和垂直偏轉(zhuǎn)板的作用，但此時正弦波電壓為正的最大值，即 ymy VV ?2 ；光點將會出現(xiàn)在屏幕第 Ⅱ 象限的最高點“ 2”點。 ④ 當(dāng)時間 3tt? 時， 33 , xxyy VVVV ??? ，光點同時受到水平和垂直偏轉(zhuǎn)板的作用，與“ 1”點情況類似，光點將會出現(xiàn)在屏幕第 Ⅱ 象限的“ 3”點。 ⑤ 當(dāng)時間 4tt? 時， 44 , xxyy VVVV ??? ，但此時鋸齒波電壓和正弦波電壓均為為 0，即044 ?? xy VV ；光點將會出現(xiàn)在屏 幕中央的“ 4”點。 ⑥ 正弦波的負(fù)半周與正半周類似，光點將依次出現(xiàn)在第 Ⅳ 象限的“ 5”、“ 6”、“ 7”、“ 8”點。以后，在被測信號的第二個周期、第三個周期等都將重復(fù)第一個周期的情形，光點在熒光屏上描出的軌跡也都將重疊在第一次描出的軌跡上，因此，熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。 t 0 2 3 4 1 5 6 7 8 Uyy 0 2 3 4 1 5 6 7 8 0 2 3 4 1 5 6 7 ux 24 8． 3 如果被測正弦信號的周期為 T，掃描鋸齒波的正程時間為 T/4，回程時間可忽略，其中被測信號加在 Y輸入端，掃描信號加在 X輸入端，試用作圖法說明信號的顯示過程。 答： 信號的分析方 法與上題類似，其波形如圖 所示。 8． 4 怎樣控制掃描電壓的幅度？ 答： 在示波器電路中比較和釋抑電路可用于控制掃描電壓的幅度。比較電路利用比較、識別電平的功能來控制鋸齒波的幅度，在比較電路中，輸入電壓與預(yù)置的參考電平進行比較，當(dāng)輸入電壓等于預(yù)置的參考電平時，輸出端電位產(chǎn)生跳變，并把它作為控制信號輸出。它決定掃描的終止時刻，從而確定鋸齒波的幅度，使電路產(chǎn)生等幅掃描。 8． 5 對電子示波器的掃描電壓有什么要求？ 答： 由于掃描電壓與被測信號同步是信號穩(wěn)定顯示的基礎(chǔ)，首先掃描電壓的時基應(yīng) 準(zhǔn)確；其次掃描發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波，是信號在 X軸展開的條件，要使波形完美再現(xiàn)，掃描電壓的線性應(yīng)良好。 8． 6 比較觸發(fā)掃描和連續(xù)掃描的特點。 答： 連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描 示波器掃描的兩種方式。為了更好地觀測各種信號，示波器應(yīng)該既能連續(xù)掃描又能觸發(fā)掃描，掃描方式的選擇可通過開關(guān)進行。在連續(xù)掃描時，沒有觸發(fā)脈沖圖 yx TT 41?時熒光屏顯示的波形情況 0 1 2 3 4 ux t Tx =1/4Ty Ty t uy 0 1 2 3 4 25 信號，掃描閘門也不受觸發(fā)脈沖的控制，仍會產(chǎn)生門控信號，并啟動掃描發(fā)生器工作；在觸發(fā)掃描時，只有在觸發(fā)脈沖作用下才產(chǎn)生門控信號。對于單次脈沖或者脈沖周期長的 信號采用觸發(fā)掃描方式更能清晰觀測。 8． 7 試說明觸發(fā)電平、觸發(fā)極性調(diào)節(jié)的意義。 答： 在電路中設(shè)置觸發(fā)電平和觸發(fā)極性調(diào)節(jié)兩種控制方式，通過這兩種方式可任意選擇被顯示信號的起始點，便于對波形的觀測和比較。觸發(fā)極性是指觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿還是下降沿。觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿為“ +”極性；觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的下降沿則為“ － ”極性；觸發(fā)電平是指觸發(fā)脈沖到來時所對應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時值，觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時刻，并決定掃描的起點。 8． 8 一示波器的熒光屏的水平長度為 10cm，要求顯示 10MHz的正弦信號兩個周期，問示波器的掃描速度應(yīng)為多少？ 解： 被測交流信號的周期為 xDxT ?? xTDx ? 其中 ussfT 11 66 ?????? ? 所以 cmusxTDx /??? 8． 9 有一正弦信號，使用垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)為 10mV/div的示波器進行測量，測量時信號經(jīng)過10： 1的衰減探頭加到示波器，測得熒光屏上波形的高度為 ，問該信號 的峰值、有效值各為多少？ 答： 示波器測量的是峰 峰值。 yypp kDhV ???? mVmVV pp 7 0 ????? 正弦信號的峰值 mVmVVV ppp ??? ? 正弦信號的有效值 mVVVV ppp 25022707222 ???? ? 8． 10 延遲線的作用是什么？延遲線為什么要放置在內(nèi)觸發(fā)信號之后引出？ 答： 延遲線是一種傳輸線，起延遲時間的作用。 在前面討論觸發(fā)掃描時已經(jīng)介紹，觸發(fā)掃描發(fā)生器只有 當(dāng)被觀察的信號到來時才工作，也就掃描的開始時間總是滯后于被觀測脈沖一段時間，這樣，脈沖的上升過程就無法被完整地顯示出來，因為有一段時間掃描尚未開始。延遲線的作用就是把加到垂直偏轉(zhuǎn)板的脈沖信號延遲一段時間，使信號出現(xiàn)的時間滯后于掃描開始時間，這樣就能夠保證在屏幕上可以掃出包括上升時間在內(nèi)的脈沖全過程。 26 8． 11 某示波器的帶寬為 120MHz，探頭的衰減系數(shù)為 10： 1，上升時間為 t0=。用該示波器測量一方波發(fā)生器輸出波形的上升時間 tx，從示波器熒光屏上測出的上升時間為t0=11ns。 問方波的實際上升時間為多少？ 答： 由于測量包含了 示波器本身的固有上升時間，必須修正，同時考慮探頭衰減倍數(shù)，方波的實際上升時間為 nsttt rrxr )()11(10 222 02 ??????? 8． 12 什么是“交替”顯示？什么是“斷續(xù)”顯示？對頻率有何要求？ 答： 交替和斷續(xù)顯示都是示波器采用單電子槍顯示多波形的方法。交替顯示采取的方法是 第一次掃描時接通 Y1通道， 第二次掃描時接通 Y2通道，交替地顯示 Y Y2通道輸入的信號。顯然，電子開關(guān)的切換頻率是掃描頻率的一半。由于掃描頻率分檔可調(diào)，就要求開關(guān)切換頻率 跟隨掃描頻率變化。而一旦掃描頻率低于 50Hz時，開關(guān)切換頻就會低于 25Hz而產(chǎn)生閃爍，所以交替方式適于觀測高頻。 斷續(xù)方式是在一個掃描周期內(nèi)，高速地輪流接通兩個輸入信號，被測波形是由許多線段時斷時續(xù)地顯示出來，電子開關(guān)工作于自激狀態(tài)，開關(guān)頻率一般為幾百 KHz ，它不受掃描頻率的控制，處于非同步工作方式。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率遠遠高于被測信號頻率時，人眼看到的波形好象是連續(xù)的，否則波形斷續(xù)現(xiàn)象明顯。因此，斷續(xù)方式適用于被測信號頻率較低的情況。 8． 13 根據(jù)李沙育圖形法測量相位的原理，試用作圖法畫出相位差為 ?0 和 ?180 時的圖形。說明圖形為什么是一條直線？ 解： （ 1）同幅度、相位差為 ?0 、頻率比為 1： 周期為 T 的正弦信號分別送入示波器的 Y通道和 X通道。 ① 當(dāng)時間 0tt? 時， 0,0 ?? xy VV 光點出現(xiàn)在熒光屏上的中點“ 0”點。 0 0 圖 X、 Y 偏轉(zhuǎn)板加同頻、同相信號時 光點的軌跡 圖 圖 放大器幅頻特性測試連線圖 1 2 t Uyy t1 t0 t3 t2 t4 t ux t0 t1 t3 t2 t4 27 ② 當(dāng)時間 1tt? 時， mxy VVV ?? ，光點同時受到水平和垂直偏轉(zhuǎn)板的作用，在 x、 y方向位移最大且相同，光點將會出現(xiàn)在屏幕的第 1象限的“ 1”點。 ③ 當(dāng)時間 2tt? 時， 0,0 ?? xy VV ，光點從“ 1”點回到熒光屏上的中點“ 0”點。 ④ 當(dāng)時間 3tt? 時， mxy VVV ??? ，光點同時受到水平和垂直偏轉(zhuǎn)板的作用，與“ 1”點情況類似，光點將會出現(xiàn)在屏幕第 3象限的“ 2”點。 ⑤ 當(dāng)時間 4tt? 時，光點從“ 2”點回到熒光屏上的中點“ 0”點。 因此，熒光屏顯示的是一條過原點的，斜率為 ?45 的直線 。 （ 2）同幅度、相位差為 ?180 、頻率比為 1： 周期為 T 的正弦信號分別送入示波器的 Y通道和 X通道，圖形是一樣的。 8． 14 示波器測量電壓和頻率時產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？ 答： 由于測量時是通過示波器屏幕上的刻度來讀數(shù)的，目前的多數(shù)示波器的最小刻度是 1毫米 ，毫米以下是估測讀數(shù)，同時，示波器顯示的光跡不可能做得很細，因此產(chǎn)生誤差的主要原因是讀數(shù)誤差。 8． 15在通用示波器中調(diào)節(jié)下列開關(guān)、旋鈕的作用是什么？在哪個電路單元中調(diào)節(jié)？ 答： 下列開關(guān)、旋鈕是示波器中常用的。 （ 1）輝度 即示波器光跡的亮度調(diào)節(jié)，在示波器高壓電源部分。 （ 2）聚焦和輔助聚焦 即示波器顯示光跡的聚焦程度調(diào)節(jié)，聚焦越好，光跡線越細，顯示越清晰，在示波器高壓控制部分。 （ 3） X 軸移位 即示波器顯示光跡在 X軸方向移動，該部分控制在 X偏轉(zhuǎn)板后置放大部分。 （ 4）觸發(fā)方式 即示波器掃描信號發(fā) 生器的工作控制方式，該部分控制在 X偏轉(zhuǎn)板掃描電路部分。 （ 5） Y 軸移位 即示波器顯示光跡在 Y軸方向移動，該部分控制在 Y偏轉(zhuǎn)板后置放大部分。 （ 6）觸發(fā)電平 觸發(fā)電平是指觸發(fā)脈沖到來時所對應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時值， 該部分控制在 X偏轉(zhuǎn)板掃描電路部分。 （ 7）觸發(fā)極性 觸發(fā)極性是指觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿還是下降沿， 該部分控制在 X偏轉(zhuǎn)板掃描電路部分。 （ 8）偏轉(zhuǎn)靈敏度粗調(diào)（ V/div） 示波器 Y通道的增益粗調(diào)。 （ 9）偏轉(zhuǎn)靈敏度細調(diào) 示波器 Y通道的增益細調(diào)。 （ 10）掃描速度粗調(diào)（ T/div） 28 示波器 X通道的掃描速率粗調(diào)。 （ 11）掃描速度微調(diào) 示波 X通道的掃描速細粗調(diào)。 （ 12）穩(wěn)定度 調(diào)節(jié)示波器掃描鋸齒波的周期，以保證與被測波形同步。 8． 16采用非實時取樣示波器能否觀察非周期性重復(fù)信號？能否觀察單次信號？為什么？ 答： 不能。由于非實時取樣是 從被測信號的許多相鄰波形上取得樣點的方法，以間隔 10個、100個甚至更多個波形上取一個樣點，這樣，非周期重復(fù)信號和單次信號是不可能觀測的。 8． 17敘述記憶示波器和數(shù)字存儲示波器的特點。 答： 記憶示波器是利用記憶示波管組成的示波器， 也稱 CRT存貯。它的核心是記憶示波管。采用這種示波管，即使在斷電的情況下，亦可將波形記憶一周左右。 與記憶示波器不同，數(shù)字存貯示波器不是一種模擬信號的存貯，也不將波形存貯在示波管內(nèi)的存貯柵網(wǎng)上，而是將它將捕捉到的波形通過 A/D轉(zhuǎn)換進行數(shù)字化，而后存入管外的數(shù)字存貯器中。讀出時，將存入的數(shù)字