1、第1章習題1. 1什么是測量？什么是電子測量？答：測量是為確定被測對象的量值而進行的實驗過程。在這個過程中，人們借助專門的設備, 把被測量與標準的同類單位量進行比較，從而確定被測量與單位量之間的數值關系，最后用 數值和單位共同表示測量結果。從廣義上說，凡是利用電子技術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中測量有關電的量值的測量。1. 2 測量與計量兩者是否是缺一不可？答：測量與計量是缺一不可的。計量是測量的一種特殊形式，是測量工作發展的客觀需要, 而測量是計量聯系生產實際的重要途徑，沒有測量就沒有計量，沒有計量就會使測量數據的 準確性、可靠性得不到保證，測量就會失去

2、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分，電子測量包括哪些內容？答：電子測量內容包括：（1）電能量的測量如：電壓，電流電功率等：（2）元件和電路參數 的測量如：電阻，電容，電感，阻抗，品質因數，電子器件的參數等：（3）電信號的特性的 測量如：信號的波形和失真度，頻率，相位，調制度等：（4）電子電路性能的測量如：放大 倍數，衰減量，靈敏度，噪聲指數等：（5）特性曲線顯示如：幅頻特性，相頻特性曲線等。1. 4電子測量技術有哪些優點？答：（1）測量頻率X圍寬（2）測試動態*國廣（3）測量的準確度高（4）測量速度快（5） 易于實現遙測和長期不間斷的測量（6）易于實現測量過程的自

3、動化和測量儀器的智能化1. 5常用電子測量儀器有哪些？答：（1）時域測量的儀器：電子電壓表、電子計數器、電子示波器、測量用信號源等。（2） 頻域測量的儀器：頻率特性測試儀、頻譜分析儀、網絡分析儀等。（3）調制域測量儀器：調 值調制度儀、調制域分析儀等。（4）數據域測量儀器：邏輯筆、數字信號發生器、邏輯分 析儀、數據通信分析儀等。（5）隨機測量儀器：噪聲系數分析儀、電磁干擾測試儀等。第2章習題2. 1測量時為何會產生誤差？研究誤差理論的目的是什么？答：測量是用實驗手段確定被測對象量值的過程，實驗中過程中采用的方法、標準量和比較 設備不一樣，都可能使實驗的確定值與被測對象的真值有差異，即都會產生誤

4、差,研究誤差 理論的目的就是掌握測量數據的分析計算方法、正確對測量的誤差值進行估計、選擇最佳測 量方案。2. 2測量誤差用什么表示較好？答:測量誤差通常可用絕對誤差和相對誤差兩種方法表示。若要反映測量誤差的大小和方向, 可用絕對誤差表示；若要反映測量的準確程度，則用相對誤差表示。2. 3測量誤差與儀器誤差是不是一回事？答：當然不是一回事。測量誤差指的是測量值與被測量直值的差異，造成這種差異的原因可能是儀器誤差、人身誤差、方法誤差和環境誤差等原因，因此儀器誤差是造成測量誤差的原 因之一。而儀器誤差僅僅是指作為比較設備的測量儀器由于測量精度和準確度所帶來的測量 誤差。2. 4有一個100V的被測電

5、壓，若用0.5級、量程為0-300V和1.0級、量程為0-100V的 兩只電壓表測量，問哪只電壓表測得更準些？為什么？答：要判斷哪塊電壓表測得更準確，即判斷哪塊表的測量準確度更高。（1）對量程為0-300V、±0.5級電壓表，根據公式有九=x 100% < x 100%XX3O()x().5ioo-x 100% = 1.5%14 / 34（2）對量程為0-100V、±1.0級電壓表，同樣根據公式有7c =x 100% K ' ° x 100%XX100x1.0100x 100% = 1.0%從計算結果可以看出，用量程為0-100±1, 0級

6、電壓表測量所產生的示值相對誤差小, 所以選用量程為0-100V. ±1. 0級電壓表測量更準確。2. 5系統誤差、隨機誤差和粗大誤差的性質是什么？它們對測量結果有何影響？答：（1）系統誤差是一個恒定不變的值或是具有確定函數關系的值：進行多次重復測量，系 統誤差不能消除或減少；系統誤差具有可控制性或修正性。系統誤差使測量的正確度受到影 響。（2）隨機誤差的性質主要有：在多次測量中，絕對值小的誤差出現的次數比絕對值大的 誤差出現的次數多：在多次測量中，絕對值相等的正誤差與負誤差出現的概率相同，即具有 對稱性：測量次數一定時，誤差的絕對值不會超過一定的界限，即具有有界性；進行等精度 測量時

7、，隨機誤差的算術平均值的誤差隨著測量次數的增加而趨近于零，即正負誤差具有抵 償性。隨機誤差影響測量精度。（3）粗大誤差的主要性質是測量結果明顯偏離實際值。它使測量結果完全不可信，只有 在消除粗大誤差后才能進行測量。2. 6削弱系統誤差的主要方法是什么？答：削弱系統誤差的主要方法有：（1）零示法（2）替代法（3）補償法（4）對照法（5）微差法（6）交換法2. 7減小隨機誤差的主要方法是什么?答：理論上當測量次數趨于無限大時，隨機誤差趨于零。而實際中不可能做到無限多次的 測量，多次測量值的算術平均值很接近被測量真值，因此只要我們選擇合適的測量次數，使 測量精度滿足要求，就可將算術平均值作為最后的測

8、量結果。2. 8準確度為0.5級、量程為0700V的電壓表，其最大允許的絕對誤差為多少？答：最大允許的絕對誤差為：x < xm s% = 100 x 0.5% = 0.5V2. 9測量上限為500V的電壓表，在示值450V處的實際值為445V,求該示值的: （1）絕對誤差（2）相對誤差（3）引用誤差（4）修正值答：（1）絕對誤差Ar = x A = 450V - 450V = -5OV（2）相對誤差/ = X 100% = X 100% = -11.2%八 x445（3）引用誤差vm = X 100% = X 100% = -10.0%心500（4）修正值c = 一 Ay = 50V2.

9、 10對某電阻進行等精度測量10次，數據如下（單位k。）：0.992、0.993、 0.992、 0.991、 0.993、 0.994、 0.997、 0.994、 0.991 、0.998。試 給出包含誤差值的測量結果表達式。答：1) .將測量數據按先后次序列表,n匕（V）匕（V）V2)n匕（V）v.( V)v；( V2)10.9924).00150.0000022560.9940.00050.0000(X)2520.9934).00050.0000002570.9970.00350.00(X)122530.992-0.00150.0000022580.9940.00050.0000(X)

10、2540.991-0.00250.0000062590.991-0.00250.00(X)062550.993-0.00050.00000025100.9980.00450.00002025I 2) .用公式天=上£玉求算術平均值。一 1 苦八/上1/ 上 上 1/ 、0.992 + 0.993+. +0.998 C 002sx = j W (匕 + 匕 + + 匕0)=-= 0.99353) .用公式匕=七-了求每一次測量值的剩余誤差，并填入上表中。1 1uVv；= 10-iT4) .用公式行=匕2計算標準差的估計值d。點(0.00000225+ 0.00000025+ + 0.0

11、0002025)fix 0.0000505 = 0.002375) .按萊特準則判斷粗大誤差，即根據想=歸-司>3萬剔除壞值。3a(x) = 3x 0.00237 = 0.00711從表中可以看出，剩余殘差最大的第10個測量數據，其值為：|v10| = |xl0 - x| = |0.998 - 0.9935| = 0.0045(3d(x)所以該組測量數據中無壞值。6) .根據系統誤差特點，判斷是否有系統誤差，并修正。測量數據分布均勻，無規律分布，無系統誤差。7) .用公式行了 = 求算術平均值的標準差估計值。 y/ncr0.002370.0()237-u<T- = =1 = = O

12、.IXX)G V103.162288) .用公式4 =35工求算術平均值的不確定度。4 =33H = 3 x 0.00075 = 0.002259) .寫出測量結果的表達式。A = x±A. = 0.9935 ±0.00232. 11對某信號源正弦輸出信號的頻率進行10次測量，數據如下(單位kHz)：10.32、 10.28、10.21、10. 41. 10.25、10.04、10.52、10.38、10.36、10.42。試寫出測量 結果表達式。答：1) .將測量數據按先后次序列表。nfA kHz)匕(kHz)匕2n"kHz)匕(kHz)V,2110.320.0

13、01O.O(XX)1610.044).2790.00000()25210.284).0390.00(X)0025710.520.2010.()0001225310.214).1090.00000225810.380.0610.00000025410.410.0910.00000625910.360.0410.00000625510.254).0690.000000251010.420.1010.00002025求算術平均值。1 10'2-£。)=10.32+ 10.28 + 10.4210= 10.319I 2) .用公式天=2天 M j3) .用公式匕=-了求每一次測量值的

14、剩余誤差，并填入上表中。4) .用公式萬=1丁士匕2計算標準差的估計值d 0& =£ 匕2 = J" (0.00000225+ 0.00000025+ + 0.00002025)=4 x 0.0000505 = 0.002375) .按萊特準則判斷粗大誤差，即根據同=8-可>3d(x)剔除壞值。3 萬(x) = 3 x 0.00237 = 0.00711從表中可以看出，剩余殘差最大的第10個測量數據，其值為：|vl0| = |x10-x|= |0.998 - 0.9931 = 0.0045<3d(x)所以該組測量數據中無壞值。6) .根據系統誤差特點，判

15、斷是否有系統誤差，并修正。測量數據分布均勻，無規律分布，無系統誤差。7) .用公式Qf求算術平均值的標準差估計值。cr O.(X)2370.00237八，rv= = = = = O.(AX?/DV103.162288) .用公式見7 =351求算術平均值的不確定度。2 =3<tt =3x 0.00075 = 0.00225 W人9) .寫出測量結果的表達式。A = x±At = 0.9935 ±0.00232. 12將下列數據進行舍入處理，要求保留四位有效數字。3.14159. 2. 71729 v 3 51050、3.21650、3.6235、3 378501、7.

16、691499。答：3.14159-3.142 (要被舍數字的值恰好等于5時，要保留數的末位為奇數1,所以在 最后位加1)。2.71729-2.7174. 51050-4. 511 （將5舍去向前一位進1）3.21650-3.216 （被舍數字的值恰好等于5時，要保留數的末位為偶數6,所以不變。）3.6235-3.624 （要被舍數字的值恰好等于5時，要保留數的末位為奇數1,所以在 最后位加1）。6. 378501->6. 378 （被舍數字的值恰好等于5時，要保留數的末位為偶數6,所以不變。）7. 691499-7. 691第3章習題3. 1對于集總參數元件一般需測量哪些參數？答：集總參

17、數元件是指具有兩端鈕的元件，端鈕間有確定的電壓，元件中有確定的電流。因 此該類元件測量一般可測量元件的阻抗、電感、電容、流過的電流及端鈕間有確定的電壓。3. 2使用電阻器時要考慮哪些問題？答：電阻在電路中多用來進行限流、分壓、分流以及阻抗匹配等。是電路中應用最多的元件 之一。使用電阻器時主要應考慮電阻的標稱阻值、額定功率、精度、最高工作溫度、最高工 作電壓、噪聲系數及高頻特性等。圖3.1直流電橋測電阻3. 3簡述直流電橋測量電阻的基本方法。答：當對電阻值的測量精度要求很高時，可用直流電橋法進行測量。典型的惠斯登電橋的原理如圖3.1所示。其步驟如下：（1） 測量時，接上被測電阻號，再接通電源（2

18、）通過量程開關調節比例系數其中依R/Rc（3） 再調節R，使電橋平衡，即檢流計指示為0。（4） 讀出k和Rn的值，用公式求得& oR/?. = - x= kRn43. 4電解電容的漏電流與所加電壓有關系嗎？為什么？圖3.2串聯電橋答：當然有關系。電解電容的介質有兩種，正極金屬片表而上形成的一層氧化膜：負極為液 體、半液體或膠狀的電解液，因其有正、負極之分，實際上內部形成了電場，故只能工作在 直流狀態下，如果極性用反，即外加電壓與內部電場方向相反，漏電流劇增。3. 5右圖表示的串聯電橋達到了平衡，其中& =100。、。2=0山蘇、c4 =0.01/zF . &=100&#

19、176;。試求的值。答：串聯電橋中，由電橋的平衡條件可得（號 +）X= （& + ）x &JgJ吟JRR、x+ = R7 x R.+ j哈' /仁由實部與實部、虛部與虛部相等可得:Rx x X.R xC二一士 分別將已知數值代入，可算得:L = mH Rx =100。 > >3. 6 一個電解電容器，它的極標志已脫落，如何用萬用表去判定它的 極？答：測量電容器漏電的方法，可以用來鑒別電容器的正、負極。對失掉正、負極標志的電解 電容量，可先假定某極為“ + ”極，讓其與萬用表的黑表筆相接，另一個電極與萬用表的紅 筆相接，同時觀察并記錄表針向右擺動的幅度；將電容

20、放電后，兩只表筆對調，重新進行測 量。哪一次測量中，表針最后停留的擺動幅度小，說明該次測量中對電容的正、負假設是對 的。3. 7簡述晶體管圖示儀的組成及各部分的作用。答：晶體管圖示儀的基本組成如圖3. 3所示。它主要由同步脈沖發生器、基極階梯波發生器、 集電極掃描電壓發生器、測試轉換開關、垂直放大器、水平放大器和示波管組成。集電極掃描電壓發生據測試轉換開關x放大器圖3.3圖示儀的基本組成框圖圖示儀工作時，同步脈沖發生器產生同步脈沖信號，使基極階梯波發生器和集電極掃 描電壓發生器保持同步，以顯示正確而穩定的特性曲線：基極階梯波發生器提供大小呈階梯 變化的基極電流；集電極掃描電壓發生器提供集電極掃

21、描電壓；測試轉換開關用以轉換測試 不同結法和不同類型的晶體管特性曲線參數；垂直放大器、水平放大器和示波管組成示波器系統，用以顯示被測晶體管的特性曲線。3. 8畫出圖示儀測試二極管正向特性曲線的簡化原理圖。答：晶體管圖示儀可以測量二極管的正向伏安特性曲線。首先將圖示儀熒光屏上的光點置于 坐標左下角，峰值電壓X圍置020V,集電極掃描電壓極性置于“ + ”，功耗電阻置IkC, X 軸集電極電壓置0.1伏/度，Y軸集電極電流置5亳安/度，Y釉倍率置XI,將二極管的正負 極分別接在面板上的C和E接線柱上，緩慢調取峰值電壓旋扭，即可得到二極管正向伏安特 性曲線。從屏幕顯示圖可以直接讀出二極管的導通電壓。

22、集電極掃描電壓發生器I X放大器測試轉換開關圖3.4圖示儀測量二極管正向特性曲線框圖4. 9畫出圖示儀測試三極管輸入和輸出特性的簡化原理圖。答：圖3.5表示了圖示儀測量NPN晶體管輸入和輸出特性曲線的原理圖。當集電極與發射極之間的電壓匕，為某一常數時，輸入回路中加掃描電壓，測出匕下和， 的關系曲線，就是輸入特性曲線。七為集電極電流Ic的取樣電阻,其兩端電壓力s與lc成正比。Vrs經Y軸放大器放大后, 使示波管熒光屏上的光點在垂直方向上產生與/，成正比的位移。50Hz的由電經全波整流后 得到100Hz正弦半波電壓，作為被測管的集電極掃描電壓匕0°匕，經X軸放大器加在示波管 的水平偏轉板

23、上，使熒光屏上的光點在水平方向上產生與之成正比的位移。該特性曲線是以 為參變量的與匕,之間的關系曲線。一般從零開始，作等間隔遞增，對應于的每一 級階梯作出0匕。一條曲線，整個就得到一簇輸出特性曲線。第4章習題4.1電流的直接測量與間接測量原理有何區別？兩種測量方法的測量準確度各取決于什么 因數？答：電流的直接測量就是把電流表串入電路，從電流表直接測出電流值。間接測量法就是先 測量負載兩端電壓，然后換算出電流值。直接測量法的測量準確度主要取決于串入的電流表 的精度和內阻，內阻越小越好；間接測量法則與電壓表精度和內阻有關，內阻越大越好。4. 2測量大電流的電流表，一般都是在基本量程上擴大，為什么不

24、直接制造大電流的電流 表？答：在實際應用中，測量電流通常使用磁電式電流表、電磁式電流表、模擬式萬用表和數字 多用表直接測量電流，而大多數用磁電式電流表。從磁電式儀表的工作原理可以看出，不增 加測量線路，磁電式是可以直接測量直流電流的，但由于被測電流要通過游絲和可動線圈， 被測電路的最大值只能限制在幾十微安到幾十亳安之間，要測量大電流，就需要另外加接分 流器，即在基本量程上擴大。如果直接制造大電流的電流表，由于電流表的阻抗不能做到太 小，而電流表的線圈很細，因此當大電流流過時，會產生很大的熱量，很可能會燒壞表，因 此不直接制造大電流的電流表。4. 3電流表的基本量程和擴大量程，哪一個量程的測量準

25、確度高？為什么？答：電流表的基本量程是指不增加測量線路直接測量電流的量程。如磁電式儀表可以直接 測量直流，但由于被測電流要通過游絲和可動線圈，被測電流的最大值只能限制在幾十UA 到幾十mA之間，要測量大電流，就需要另外加接分流器。因此擴大量程是通過并聯不同的 分流電阻實現，這種電流表的內阻隨量程的大小而不同，量程越大，測量機構流過的電流 越大，分流電阻越小，電流表對外顯示的總內阻也越小，而電流表測量電流是串聯在電路 中的，內阻越小對電路的影響越小，因而測量準確越高。4. 4有兩只量程相同的電流表，但內阻不一樣，問哪只電流表的性能好？為什么？ 答：電流表測量電流是將表串聯在電路中的，內阻越小對電

26、路的影響越小，因而測量準確 越高。4. 5高頻電流表的量程擴大可采用什么方法？答：高頻電流表一般在測量強電流時采用分流器或變流器來減小流過熱電式電流表的電流, 從而擴大量程。分流法。從原理講可分為電阻、電容、電感三種分流法。電阻分流法的功耗大，故不在高 頻電流表中使用；電感分流法功耗雖小，但易受外界多變磁場的影響，使用的場合較小；電 容分流法用的較多。電容分流法的方法是將熱電式電流表的輸入端并聯一只電容，將高頻電 流分流掉一部分，達到擴大量程的目的。利用電阻、電感分流器的電流表，其壓降較大。這 個壓降還與被測電流的頻率有關，因此對被測電路有一定的影響。變流法是利用變流器的變壓比來實現電流分流。

27、4. 6熱電式電流表是如何測量電流的？答：熱電式電流表的基本原理利用熱電偶組成閉合回路，將熱電偶的工作端與流過電流的金 屬導線焊接在一起，當金屬導線中流過電流時，熱電偶工作端溫度發生變化，而熱電偶是由 二個不同金屬元素構成，在熱電偶的另兩端有電動勢出現，其大小正比于兩焊接點的溫度差,且與組成熱電偶的材料有關，這樣就反映出被測高頻電流的量值。5. 7電流的測量方案有哪些？答：電流測量的方法可分為直接測量法和間接測量法。直流電流的測量可采用磁電式電流表、 數字電壓萬用表等儀表，通過直接測量法和間接測量法進行測量：交流電流的測量可采用電 磁式電流表、熱電式電流表和數字電壓萬用表等儀表，通過直接測量法

28、和間接測量法進行測 量。第5章習題6. 1簡述電壓測量的意義。答：電壓、電流和功率是表征電信號能量大小的三個基本參數，其中又以電壓最為常用。 通過電壓測量，利用基本公式可以導出其它的參數；此外，電路中電流的狀態，如飽和、 截止、諧振等均可用電壓形式來描述：許多電參數，如頻率特性、增益、調制度、失真度 等也可視為電壓的派生量；許多電子測量儀器，如信號發生器、阻抗電橋、失真度儀等都 用電壓量作指示。因此，電壓測量是其他許多電參數量，也包括非電參數量測量的基礎， 是相當重要和相當普及的一種參數測量。5. 2用正弦有效值刻度的均值電壓表測量正弦波、方波和三角波，讀數都為1V,三種信號 波形的有效值為多

29、少？解：先把。=1V換算成正弦波的平均值。按“平均值相等則讀數相等”的原則，方波和三角波電壓的平均值也為0. 9V,然后再 通過電壓的波形因數計算有效值。U正弦波=正弦波x 0正弦波=1.11 x 0.9 = IVU方波=%方波xU方波=1x0.9 = 0.9VU三角波=小三角波xU三角波=1.15x0.9 = 1.04V5. 3在示波器上分別觀察到峰值相等的正弦波、方波和三角波，Up=5V,分別用都是正弦有效值刻度的、三種不同的檢波方式的電壓表測量，試求讀數分別為多少？解：（1）用峰值檢波方式電壓表測量，讀數都是5V,與波形無關。（2）用有效值檢波正弦有效值刻度的電壓表測量正弦波“正弦波=5

30、1.414=3.54V方波U=匕巴些=）= 5V迎 K1八方波 138 / 34三角波UUp三角波三角波一天=2.89V1.73（3）用均值檢波正弦有效值刻度的電壓表測量正弦波2 =13.54丫 八尸正弦波1T1一方波波形因數和波峰因數均為1,所以其平均值為5V,相應此平均值的正弦有效值 即為讀數值。正弦波=K廣正弦波x。正弦波=1.11x5 = 5.55V三角波U三角波=2處=上 =2.89/K p三用波L73U三角波三角波相應此平均值的正弦波的有效值即為讀數值。u=至= 1.78v"以波”波1.4145. 4欲測量失真的正弦波，若手頭無有效值電壓表，只有峰值電壓表和均值電壓表可選

31、用， 問選哪種表更合適些？為什么？答：利用峰值電壓表測失真的正弦波時可能產生非常大的誤差。因為峰值檢波器對波形響應 十分敏感，讀數刻度不均勻，它是在小信號時進行檢波的，波形誤差可達30%左右。若用 均值電壓表測量波形誤差相對不大，它是對大信號進行檢波，讀數刻度均勻。所以，選用均 值電壓表更合適。5. 5逐次逼近比較式DVM和雙積分式DVM各有哪些特點？各適用于哪些場合？答：逐次逼近比較式DVM的特點：（1）測量速度快（2）測量精度取決于標準電阻和基準電壓源的精度以及D/A轉換器的 位數（3）由于測量值對應于瞬時值，而不是平均值，抗干擾能力較差。逐次逼近比較式DVM 多用于多點快速檢測系統中雙積

32、分式DVM的特點：（1）它通過兩次積分將電壓轉換成與之成正比的時間間隔，抵消了電路參數的影響。（2） 積分器時間可選為工頻的整數倍，抑制了工頻干擾，具有較強的抗干擾能力。（3）枳分過程 是個緩慢的過程，降低了測量速度，特別是為了常選積分周期，因而測量速度低。雙積分式 DVM適用于靈敏度要求高，測量速度要求不高，有干擾的場合 5. 6模擬電壓表和數字電壓表的分辨率各自與什么因數有關？答：模擬電壓表的分辨率是指能夠響應的信號的最小值，一般用輸入信號的最小幅度表示。 數字電壓表的分辨率是指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 字所需的電壓值。它們的分辨率主要由工作原理、測試方

33、法、電路參數等決定，數字電壓表 的分辨率受A/D轉換器的影響。5. 7繪圖說明DVM的電路構成和工作原理答：數字電壓表（DVM）的組成如圖5.1所示。圖5.1數字電壓表的組成框圖整個框圖包括兩大部分，模擬部分包括輸入電路（如阻抗變換電路、放大和擴展量程電 路）和A/D轉換器。A/D轉換器是數字電壓表的核心，完成模擬量到數字量的轉換。電壓 表的技術指標如準確度、分辨率等主要取決于這部分的工作性能。數字部分主要完成邏輯控 制、譯碼和顯示功能。5. 8說明DVM與DMM有何區別？答：數字電壓表（DVM）實際上是數字多用表（DMM）的一個組成部分，現代的數字表已由過去單一功能的直流數字電壓表發展到能測

34、量交直流電壓、交直流電流和 電阻等10多種功能的數字多用表。在DMM中，交流電壓、電流和電阻測量都是先將它們變 換成直流電壓，然后用DVM進行電壓測量。數字多用表的圖5. 2所示。Vdc圖5. 2數字多用表的框圖5. 9數字電壓表的技術指標主要有哪些？它們是如何定義的？ 答：數字電壓表的技術指標主要有以下幾項。1 .測量X圍測量X闈包括顯示的位數、量程的X闈和是否具有超量程能力等。（1）顯示位數顯示位數是表示DVM精密程度的一個基本參數。所謂位數是指能顯示09共十個完整 數碼的顯示器的位數。（2）量程的X圍DVM的量程X國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，它不經過 衰減和放

35、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，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輸入阻抗用此表示。量程不同，此也有差別，一般在10MQ1000M。 之間。交流測量時，DVM輸入阻抗用氏和輸入電容C,的并聯值表示，一般G在幾十

36、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下擾兩種。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誤差和滿度誤差，通常用測量的絕對誤差表示。U = ±(a% Us+ /%(5-15)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。可用數字式萬用表、模擬 式萬用表、電子電壓表、示波器等設備運用零示法、微安法等測量直

37、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U=±(O.O5%U,+O.O2%U,”)，分別用2V和20V檔測量U, =1.56V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位和基本量程結合

38、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±1所需的輸入電壓，所以其分辨率為O.lmV。(3)用2V擋測量絕對誤差 = ±(O.O5 %4/t +O.O2%t/,)=±(0.05% X1.56 + 0.02% x2) = 0.118V相對誤差九=子 X 100% =二 X 100% = 5.9%用20V擋測量絕對誤差=±(0.05%U, +0.02%t/,)=±(0.05% xl.56 + 0.02% x 20) = 0.478V相對誤差 八=Six

39、 100% =史2,100% = 2.4%八 U20第6章習題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。直接法常常通過數學模型先求出頻率表達式，然后利用頻率與其它已知參 數的關系測量頻率。如諧振法測頻，就是將被測信號加到諧振電路上，然后根據電路對信號 發生諧振時頻率與電路的參數關系/； =1/2/J7Z，由電路參數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

40、的 準確度。拍頻法、外差法及計數器測頻法是這類測量方法的典型代表。尤其利用電子計數器 測量頻率和時間，具有測量精度高、速度快、操作簡單、可直接顯示數字、便于與計算機結 合實現測量過程自動化等優點，是目前最好的測頻方法。6. 2通用電子計數器主要由哪幾部分組成？畫出其組成框圖。答：電子計數器一般由輸入通道、計數器、邏輯控制、顯示器及驅動等電路構成。圖6.1電子計數器組成框圖6. 3測頻誤差主要由哪兩部分組成？什么叫量化誤差？使用電子計數器時，怎樣減小量化 誤差？答：電子計數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，測出被 測信號重復的次數N,然后由公式計算出頻率。其誤差主要由

41、兩部分組成。一是計數的相對 誤差，也叫量化誤差；二是閘門開啟時間的相對誤差。按最壞結果考慮，頻率測量的公式誤 差應是兩種誤差之和。量化誤差是利用電子計數器測量頻率，測量實質是已知的時間內累計脈沖個數，是一個量化 過程，這種計數只能對整個脈沖進行計數，它不能測出半個脈沖，即量化的最小單位是數碼 的一個字。量化誤差的極限X圍是土 1個字，無論計數值是多少，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&丫4±1。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

42、化過程帶來的。當被測量 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？什么叫觸發誤差？測量周期時，如何減小觸發誤差的 影響？答：電子計數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 會產生噪聲干擾誤差，這是一種隨機誤差，也稱為觸發誤差。觸發誤差是指在測量周期時， 由于愉入信號中的干擾噪聲影響，使輸入信號經觸發器整形后，所形成的門控脈沖時間間隔 與信號的周期產生了差異而產生的誤

43、差，觸發誤差與被測信號的信噪比有關，信噪比越高, 觸發誤差就越小，測量越準確。6. 5使用電子計數器測量頻率時，如何選擇閘門時間？答：電子計數器測量頻率時，當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。所以在不使計數器產生溢出的前提，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，所以兩者應該兼顧。6. 6使用電子計數器測量周期時，如何選擇周期倍乘？答：電子計數器測量周期時，“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k要受到儀器顯示位數等的限制。6. 7欲用電子計數器測量二200叢的信號頻率，采用測頻（閘門時間為

44、1s）和測周（時標 為0.1ns）兩種方案，試比較這兩種方法由±1誤差所引起的測量誤差。答：測頻時，量化誤差為AN ,11= ±5x10-3=+= +N 一1-200x1測周時，量化誤差為= ±2x10-3A/V_+1_ + /200N 一，力 F -10：從計算結果可以看出，采用測周方法的誤差小些。6. 8使用電子計數器測量相位差、脈沖寬度時，如何選擇觸發極性？答：電子計數器測量相位差、脈沖寬度時時通常是測量兩個正弦波上兩個相應點之間的時間 間隔，觸發極性可以取“+”，也可以取根據測量方便進行選擇。為了減小測量誤差， 可利用兩個通道的觸發源選擇開關，第一次設置為

45、“+”，信號由負到正通過零點，測得第二次設置為信號由正到負通過零點，測得T2：兩次測量結果取平均值。6. 9欲測量一個=1 MHz的石英振蕩器，要求測量準確度優于±1X10 *在下列幾種方案中, 哪種是正確的，為什么？（1） 選用E312型通用計數器（W±1X1（）6）,閘門時間置于1s。（2） 選用E323型通用計數器（W±1X1（）7）,閘門時間置于1s。（3） 通用計數器型號同上，閘門時間置于Os。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型通用計數器（W±1X1（T）,閘門時間置于Is。y, =乂 = 土;

46、-1-+ 迫）=±（L一 + lxl0-6） = ±2xl0-6/ A 飛A ） lxl06xl（2）選用E323型通用計數器（&±1X1（T）,閘門時間置于1s.（3）通用計數器型號同上，閘門時間置于10s。J X±(一 1X1O6X1O+ 1x10-7) = ±2x10-7從計算結果可以看出第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，設被測頻率源的標稱頻率為二1 MHz,閘門時 間置于1s,欲把±1誤差產生的測頻誤差減少到1X10力，試問倍增系數應為多少？答：倍增前量化誤差為A

47、7V N+"lxl06xl= ±1x10-6倍增系數為M = lrl2_ = io5 1x10-"7. 11利用下述哪種測量方案的測量誤差最小？（1） 測頻，閘門時間1s。（2） 測周，時標100 u So（3） 周期倍乘，N=1000o答：對于一確定頻率f,可以根據中界頻率進行判斷。/' =-=!_ =4x104HzT 100x10"中界頻率人=200Hz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，若先經過“周 期倍乘”，再進行周期測量則誤差最小，第7章習題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

48、接產生低頻正弦 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，調行方便。8. 2畫出文氏橋RC振蕩器的基本構成框圖，敘述正反饋橋臂的起振條件和負反饋橋臂的穩幅原理。答：圖7. 1文氏電橋振蕩器的原理框圖圖7.1為文氏電橋振蕩器的原理框圖。Ri、R2、C2組成RC選頻網絡，可改變振 蕩器的頻率；R3、R4組成負反饋臂，可自動穩幅。在/ = /o=一時，輸入信號經RC選頻網絡傳輸到運算放大器。同相端的電壓與運算放InRC大器的反饋網絡形成的電壓同相，即有%=0和%+町=2。這樣，放大器和RC選頻網 絡組成的電路剛

49、好組成正反饋系統，滿足振蕩的相位條件，因而有可能振蕩。此時，反饋系 數F=l/3,因此只要后接的二級放大器的電壓放大倍數為Ay= 3,那么就滿足了振蕩器起振的幅值條件AvFl，可以維持頻率f =，。=時的等幅正弦振蕩。實際電路中，其中R3是具有負溫度系數的熱敏電阻。在振蕩器的起振階段，由于溫度低，R3的阻值較大，負反饋系數小，使負反潰放大器的電壓增益大于3, / =，的信號 InRC產生增幅振蕩。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減小，只要R3、R選擇恰當，最后將達到穩 定的等幅正弦振蕩。當電路進入穩定的等幅振蕩之后

50、，如果由于某種原因引起輸出電壓增大時，由于匕直接接在R3、&的串聯電路中，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下降，令輸出電壓減小，達到穩定輸出電壓的目的。7. 3高頻信號發生器主要由哪些電路組成？各部分的作用是什么？答：高頻信號發生器組成的基本框圖如圖7. 2所示。主要包括主振級、緩沖級、調制級、輸 出級、監測電路和電源等電路，主振級產生高頻振蕩信號，該信號經緩沖級緩沖后，被送到調制級進行幅度調制和放大, 調制后的信號再送給輸出級輸出，以保證具有一定的輸出電平調節X圍。監測電路監測輸 出信號的載波電平和調制系統數，電源用于提供各部分所需的直流電壓。圖7. 2

51、高頻信號發生器框圖7. 4高頻信號發生器中的主振級有什么特點？為什么它總是采用LC振蕩器？答：主振級用于產生高頻振蕩信號，它決定高頻信號發生器的主要工作特性。按產生主振信 號的方法不同，高頻信號發生器可分為調諧信號發生器、鎖相信號發生器和合成信號發生器 三大類。由調諧振蕩器構成的信號發生器稱為調諧信號發生器。常用的調諧振蕩器就是晶體 管LC振蕩電路，LC振蕩電路實質上是一個正反饋調諧放大器，主要包括放大器和反饋網 絡兩個部分。這種電路易于在高頻段起振和調行。7.5函數信號發生器的設計方案由幾種？簡述函數信號發生器由三角波轉變為正弦波的二 極管網絡的工作原理。答：函數信號發生器實際上是一種多波形

52、信號源，可以輸出正弦波、方波、三角波、斜波、 半波正弦波及指數波等。構成函數發生器的方案很多，通常有三種，即方波-三角波-正弦波 函數發生器的構成方案、三角波-方波-正弦波函數發生器的構成方案、正弦波-方波-三角波 函數發生器的構成方案。圖7.3為中用二極管和電阻構成電路，實現了三角波到正弦波轉換。在三角波的正半周，當Vi的瞬時值很小時，所有的二極管都被偏置電壓+E和-E截止， 輸入的三角波經過電阻R直接輸出到輸出端，Vo=Vi,輸出V。與輸入波形Vi一樣。當三角波的瞬時電壓上升到時，二極管Du.導通，電阻R、Rh Ra組成第一級分輸出電壓比輸入電壓降低。壓器，輸入三角波通過該分樂器分壓后傳送

53、到輸出端, 隨著輸入三角波的不斷增大，二極管D.%、D4a 依次導通，使得分樂器的分壓比逐漸減小，輸出電壓 衰減幅度更大，使三角波趨近于正弦波。同理，當三角波自正峰值逐漸減小時，二極管 D4a、D3a、D2a. Dia依次截止,分壓器的分壓比又 逐漸增大，輸出電壓衰減幅度依次變小，三角波也 趨近于正弦波，如此循環，三角波變換成正弦波， 如圖7. 4所示。圖中，該波形變換網絡實際上是 采用4級網絡、16條線段將三角波轉變為正弦波， 是對正弦波的逼近。如果網絡的級數越多，追近的 程度就越好。7. 6什么是頻率合成器，說明頻率合成的各種方法及優缺點。答：所謂頻率合成，是對一個或多個基準頻率進行頻率的

54、加、減（混頻）、乘（倍頻）、除（分 頻）四則運算，從而得到所需的頻率。這一系列頻率的準確度和穩定度取決于基準頻率，頻率合成的方法很多，但基本上分為兩類，一類是直接合成法，一類是間接合成法。在直接合成法中，由于基準頻率和輔助參考頻率始終是存在的，轉換輸出頻率所需時間 主要取決于混頻器、濾波器、倍頻器、分頻器等電路的穩定時間和傳輸時間，這些時間一般 較小，因此直接合成法可以得到較快的頻率轉換速度，從而廣泛應用于跳頻通信、電子對抗、 自動控制和測試等領域。其缺點是需用大量的混頻器、濾波器，體積大，價格高，也不易集 成化。間接合成法通過鎖相環來完成頻率的加、減、乘、除，即對頻率的運算是通過鎖相環來 間

55、接完成的。由于鎖相環具有濾波作用，因此可以省掉直接合成法中所需的濾波器，它的通 頻帶可以作得很窄，其中心頻率便于調行，而且可以自動跟蹤輸入頻率，因而結構簡單、價 格低廉、便于集成，在頻率合成中獲得廣泛應用。但間接合成法受鎖相環鎖定過程的限制， 轉換速度較慢，一般為亳秒級。7. 7基本鎖相環由哪些部分組成，其作用是什么？答：如圖7. 5所示，基本鎖相環是由基準頻率源、鑒相器（PD）、環路濾波器（LPF）和壓控 振蕩器（VCO）組成的一個閉環反饋系統。圖7. 5基本鎖相環框圖鑒相器是相位比較裝置，它將兩個輸入信號匕和V。之間的相位進行比較，取出這兩個 信號的相位差，以電壓Vd的形式輸出給低通濾波器

56、（LPF）。當環路鎖定后，鑒相器的輸出 電壓是一個直流量。環路低通濾波器用于濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲，以保證環路所要求的性能，并 提高系統的穩定性。壓控振蕩器是受電壓控制的振蕩器，它可根據輸入電壓的大小改變振蕩的頻率。一般都利用變容二極管(變容管)作為回路電容，這樣，改變變容管的反向偏置電壓，其結電容將 改變，從而使振蕩頻率隨反向偏壓而變，7 . 8已知力1 =1OOV7z/2 =40Mz用于組成混頻倍頻環，其輸出頻率4 =(73-101.1)M/z ,步進頻率y = 10&z，環路形式如下圖所示，求(1) M取“+”，還是“'？(2) N二？解：根據鎖相原理，我們不難看出/ =砍八而/ =人2±。(1)若 M 取則/ = fr2 + fo = 4OMHZ + (73 = (113 141.1)MHZ則 N = J_= U3 1431 430 i4110.1(2)若 M 取“-”，則 / = / 一 fr2 = (73 101.1)A/77z - 40M”/ = (33 61 .則 N = -=竺 * 330 6114. o.i7. 9對測量信號源的基本要求是什么？答：對測試信號源的基本要求是：能滿足被測信號對頻率、幅度、波形