电子测量习答案题.doc

习题答案
第一章概述
1、 在测量电压时，如果测量值为100V，实际值为95V，则测量绝对误差和修正值分别是多少？如果测量值是100V，修正值是-10V，则实际值和绝对误差分别是多少？
1.解：Δx=x-A=100V-95V=5V
C=-Δx=-5V
A=x+C=100V-10V=90V
Δx=-C=10V
2、 用量程为50MA的电流表测量实际值为40MA的电流，如果读数值为38MA，试求测量的绝对误差、实际相对误差、示值相对误差各是多少？
2.解：Δx=x-A=40mA-38mA=2mA

3、 如果要测量一个8V左右的电压，现有两块电压表，其中一块量程为10V、1.5级，另一块量程为20V，1.0级，问应选用哪一块表测量较为准确？
3.解：∵
∴Δxm1=γm1xm1=±1.5%×10V=±0.15V
Δxm2=γm2xm2=±1.0%×20V=±0.20V>Δxm1
∴选用第一块表。
4、 已知用量程为100MA的标准电流表校准另一块电流表时，测量相同电流的电流值分别是90MA，94.5MA，求被校电流表的绝对误差、修正值、实际相对误差各是多少？如果上述结果是最大误差的话，测被测电流表的准确度应定为几级？
4.解：Δx=x-A=94.5mA-90mA=4.5mA
C=-Δx=-4.5mA

∵
∴被校表的准确度等级应定为5.0级。
5、用一台0.5级10 V量程电压表测量电压，指示值为7.526V，试确定本次测量的记录值和报告值分别是多少？
5.解：ΔUm=±0.5%×10V=±0.5V
本次测量报告值为8V，测量记录值为7.5V。
6、 将下列数字进行舍入处理，要求保留三位有效数字。54.79，86.3724，500.028，21000，0.003125，3.175，43.52，58350。X
6.解：54.79—54.8，86.3724—86.4，500.028—500，21000=2.1000×104—2.10×104，
0.003125—0.00312，3.175—3.18， 43.52—43.5， 58350=5.8350×104—5.84×104
7、已知某电压为18.4380.052V，试将其改写成有效数字+1为安全数字的结果表示形式。E
7.解：有效数字为18.4V，有效数字+1位安全数字为18.44V。
8、 从下列数据2.100K，2.10K，2100，2.1K，2.100，0.2100中找出相同的数据。Y
8.解：相同数据有2.100kΩ，2100Ω，2.100×103Ω，0.2100×10kΩ
第二章 测量用信号发生器
1、按照输出信号波形的不同，通用信号发生器分为哪几类？各有那些用途？
1.答：按照输出信号波形的不同，通用信号发生器分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器和随机信号发生器四类。正弦信号发生器为电路或系统检修提供低频、高频等幅正弦信号或振幅调制波等已调波；函数信号发生器为电路或系统检修提供正弦波、方波、三角波等波形；脉冲信号发生器为分析研究电路或系统的瞬态特性提供矩形脉冲波或双脉冲波等波形；随机信号发生器为电路提供模拟噪声信号，为分析研究电路或系统的抗噪声性能等提供模拟噪声。
2、高、低频信号发生器输出阻抗一般是多少？使用时，如果阻抗不匹配，会有什么影响？怎样避免产生的不良影响？
2.答：低频信号发生器一般有50Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等各种不同输出阻抗，而高频信号发生器一般只有50Ω或75Ω一种输出阻抗。使用时，如果阻抗不匹配，会使波形失真变大、功率传输效率变小。为了避免阻抗不匹配产生的不良影响，应借助阻抗变换器等使之匹配连接。
3、请结合XFG-7型高频信号发生器面板图，谈谈怎样使用高频信号发生器？
3.答：信号发生器作为主动测试仪器其构成应该包括振荡器，而LC振荡器、RC振荡器等特性决定了振荡器的频率范围或频率稳定性都比较差。由于频率合成器具有自动实现频率跟踪的锁相环而使之具有很高的频率稳定度和极纯的频谱。
4、函数发生器一般能够输出哪集中波形的信号？X
4.答：函数信号发生器一般能够输出正弦波、三角波、方波等三种基本波形。
5、 函数发生器一般有哪几种构成方式？Y
5.答：函数信号发生器产生信号的方法有三种：一种是先产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波形；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第三种是先产生三角波再变换为方波和正弦波。函数信号发生器的构成方式则相应地有上述三种形式。
6、 函数发生器与正弦信号发生器有什么区别？Z
6.答：（1）函数信号发生器的频率范围比低频信号发生器或高频信号发生器的宽，频率范围约为几毫赫至几十兆赫。（2）函数信号发生器能够提供正弦波、三角波、方波等多种波形，而正弦信号发生器只能提供正弦波或已调波。（3）脉冲式函数信号发生器的振荡器是由施密特触发器、密勒积分器、电压比较器等部分组成的组合振荡器，缺一不可；而正弦信号发生器的振荡器是单一的正弦波振荡器，是独立的振荡器。
第五章 电压测量仪器
1、模拟式交流电压表分为哪几种？分别属于什么结构？各有什么特点？
1.答：模拟式交流电压表按照检波器类型的不同分为均值电压表、峰值电压表和有效值电压表，分别属于放大—检波式、检波—放大式和放大—检波式。
均值电压表频带窄、测量灵敏度较低，为低频或视频毫伏表。峰值电压表频带宽、灵敏度较高，为高频或超高频毫伏表。有效值电压表种类较多，一般情况下，它的频带较窄、灵敏度较低，为低频毫伏表。
2、计算图所示电压波形的平均值、正峰值、负峰值、峰峰值、有效值。
2.解：
UP+=6V
UP-=-2V
UP-P=8V
U=≈3.5V。
3、已知正弦波、三角波和方波的峰值为40V，当分别采用均值、峰值、有效值电压表测量时，请问各电压表测量三种波形时的读数值分别是多少？
3.解：（1）如果用峰值表测量，∵，
∴测量正弦波、三角波和方波时的读数值都为

（2）如果用均值表测量，
测量正弦波时，∵
∴
测量非正弦波时，∵
∴
∴
∴测量三角波时，
测量方波时，
（3）如果用有效值电压表测量，
∵Uα=U=
∴测量正弦波时，Uα=U=
测量三角波时，Uα=U=
测量方波时，Uα=U=
答：（略）
4、用峰值（或均值）电压表测量正弦波、三角波和方波时的读数值均为20V，试计算三种波形的有效值、峰值、平均值分别是多少？
4.解：（1）如果峰值电压表测量，测量正弦波时：
U~=Uα=20V

测量三角波时：

测量方波时：
∵KF方=KP方=1
∴=U方=
（2）如果用均值电压表测量，测量正弦波时：
U~=Uα=20V

测量三角波时：

测量方波时：
∵KF方=KP方=1
∴=U方=
答：（略）
5、用一块位DVM的10V量程测量8V电压。已知该电压表的固有误差%读数%满度，试求由于固有误差产生的测量误差是多少？它的满度误差相当于几个字？
5.解：因为DVM位数为，且量程为10V，所以电压表末尾1个单位为0.001V。
读数误差为：±0.025%Ux=±0.025%×8V=±0.002V
满度误差为：±0.01%Um=±0.01%×10V=±0.001V
满度误差相当于：
固有误差：±（0.001V+0.002V）=±0.003V
答：（略）
6、已知数字电压表的固有误差，读数%满度，求在5V量程测量4V电压时产生的绝对误差和相对误差各是多少？
6.解：ΔU=±0.005%读数±0.002%满度=±0.005%×4V±0.002%×5V=±0.0003V
γx=
答：（略）
7、下列四种数字电压表的最大显示数字分别为9999，19999，3199，1999，问它们各是几位表？试求第二块表在0.2V量程上的分辨力是多少？
7.答：最大显示数字分别为9999，19999，3199和1999的数字电压表的位数分别是4位，位，位（或统称位）和位。
当小数点位置在第一位后时，第1、2位的利用率低，并且分辨力要比小数点在第1位前的低，所以小数点应在第1位前，故第二块表在0.2V量程上的分辨力是0.00001V。
8、双积分式A/D变换器的工作过程是怎样的？有什么特点？为什么？
8.答：双积分式A/D变换器的工作过程分为定时准备、定时取样和不定时比较三个过程，其中取样是利用输入电压（有效输入为直流电压）对积分电容定时充电（正向积分），而比较是利用与输入电压极性相反的基准电压对积分电容不定时放电（反向积分）。双积分式A/D变换器是将两个电压（输入电压和基准电压）的比较变换为取样时间（定时）和比较时间（不定时）的比较，而比较时间的大小与输入直流电压的大小成正比，所以双积分式A/D变换器属于V-T型积分式A/D变换器。其依据的关系是取样时，输入电压对积分电容净充上的电荷与比较时基准电压对积分电容放去的电荷相等。
双积分式A/D变换器显著的优点是抗干扰能力强，最大的缺点是变换速度慢。
经对工作过程的分析发现如果取样时间为干扰信号周期的整数倍，取样结束时，干扰信号（如工频干扰）对积分电容净充上的电荷为零，这对比较时电容放电时间的大小是不产生影响的，即抗干扰。
经上述分析得知，为了提高双积分式A/D变换器的抗干扰能力，A/D变换器的取样时间至少要取干扰信号的1个周期，并且为了提高A/D变换器的分辨力也应使取样时间延长，这样势必使双积分式A/D变换器的变换速度变慢。
9、什么是三次积分式A/D变换器？有什么特点？它的工作过程是怎样的？
9.答：三次积分式A/D变换器是在双积分式A/D变换器的基础上，将双积分式A/D变换器的第二次积分分成粗积分、精积分两次进行的积分式A/D变换器。
三次积分式A/D变换器的特点是变换速度快、分辨力高、变换误差小。这是因为同样分辨力的情况下，三次积分式A/D变换器所需的位数较少，而且精积分时的基准电压较小，而使积分器输出以很慢的速度越过零点，故可以提高变换精度，减小变换误差。
三次积分式A/D变换器的工作过程分为准备、取样、粗积分和精积分四个阶段。其中取样是在固定时间内利用输入电压对积分电容进行充电，粗积分是利用基准电压对积分电容放电，精积分利用较小的基准电压对积分电容进行放电。粗积分、精积分的工作时间取决于取样时对积分电容净充上电荷的多少，与输入电压大小成正比。
10逐次比较式A/D变换器的工作过程是怎样的？有什么特点？
10.答：逐次比较式A/D变换器按照“大者弃、小者留”的原则，经D/A变换器把已有的和当前假设的A/D输出变换成可变的基准电压，将被测电压和可变基准电压逐次进行比较，当基准电压不大于被测电压时，保留“1”作为当前A/D位输出，即“小者留”。否则，舍弃“1”改为“0”作为当前A/D位的数据，即“大者弃”。上述过程是从高位到低位逐次进行逼近的，直至得出被测量或到A/D变换器末位为止。
逐次比较式A/D变换器的优点是变换速度快、精度高。这是因为跳步电压是按照2-nUR递减设置的，没有双积分式A/D变换器中电压的积分过程，且只要二进制数码位数足够多，其精度亦很高。
逐次比较式A/D变换器的缺点是抗干扰能力差。这是因为电压比较器的输入是被测电压瞬时值，所以外界任何干扰电压的串入都可以影响测量结果。
第三章 电子示波器
1、示波器得到稳定波形的条件是什么？简述示波器波形显示原理。
1.答：示波器得到稳定波形的条件即示波器同步条件是扫描电压周期等于被测信号周期的整数倍（隐含被测信号是周期性信号）。
示波器波形显示原理是：（1）因为示波管（示波器）具有线性偏转特性，所以当Y偏转板上加上被测信号，而X偏转板上加上与时间成正比的锯齿波时，就可以使每一次扫描出的波形是与实际波形一致的被测信号波形。（2）当示波器采用电平触发（即触发扫描）且满足同步条件时，每一次扫描得到的波形就一致，保证每一次扫描得到的波形能够在屏幕上重合，从而为得到稳定波形提供必要的条件。（3）当保证同一点荧光物质熄灭间隔时间不超过视觉暂留时间时，就能使上述波形不产生闪烁，保证在屏幕上得到一个便于观察的稳定波形。
2、示波器线性扫描方式有哪些？怎样实现？请根据扫描电路的构成说明实现的方法。
2.答：示波器线性扫描方式主要包括触发扫描、连续扫描以及自动扫描、单次扫描等方式。触发扫描是在触发源（一般选择内触发源——被测信号）电平达到触发电平时，在由触发电路产生的触发脉冲的作用下，由扫描环产生扫描电压，由于该方式最容易得到同步条件而优先采用，该方式在无触发源的情况下，为避免荧光物质被烧坏而黑屏。连续扫描是通过改变时基闸门电路直流输入电平的大小而在自激状态下产生的扫描，该方式不管是否有被测信号都保证在屏幕上得到波形或时基线。自动扫描是在自动电路（单稳态电路）作用下，实现触发扫描和连续扫描的自动转换，一般情况下，操作者通常采用自动扫描方式。单次扫描一般用来去观察非周期性信号，它是在每一次人工操作下完成一次扫描的方式。
3、内触发信号可以从延迟线后引出吗？为什么？
3.答：内触发信号不可以从延迟线后引出。这是因为：
（1）脉冲等上升时间短的信号比较适合采用触发扫描方式。对于占空比小的脉冲等信号来说，如果采用连续扫描方式，显示出的脉宽部分太窄（甚至显示出的线条也比应该显示出的脉宽宽度还宽），而看不到脉宽细节，或者显示出由很亮的时基线与较暗淡的脉宽组合而成的波形，只有采用触发扫描才不致于出现上述情况。
（2）采用触发扫描时，只有当触发源（一般采用内触发）电平达到触发电平时，才能产生扫描电压而显示出产生扫描电压之后的被测信号部分波形，而脉冲等由低电平达到触发电平必须要经历一定的时间，这样势必使扫描电压比被测信号滞后而得不到完整的被测信号波形。因此要采用延迟线对被测信号延迟后加到示波管Y偏转板上，使被测电压滞后而看到完整的被测信号波形。对正弦波等上升时间较长的波形来说，由于该延迟时间较短而体现不出上述作用来，所以简易示波器一般不加延迟线。
（3）当从延迟线后引出内触发信号时，不能使被测信号比扫描电压滞后，得到的波形仍然不完整。所以内触发信号不能从延迟线后引出。
4、双踪显示方式有哪几种？交替显示和断续显示各适于测试哪种信号？
4.答：双踪显示方式包括断续显示、交替显示两种方式。断续显示和交替显示分别适合测试高频和低频信号。
交替显示是指在每一个扫描周期内只扫描显示其中的一个信号，间隔一个周期扫描一次。被测信号频率越低，扫描电压周期越长，即扫描同一个信号的间隔时间越长，当该时间超过视觉暂留时间时，显示出的波形就会闪烁。反之，信号频率较越高时，则不会使显示波形产生闪烁。所以交替方式只适合观测高频信号。
断续显示是指利用断续器（频率恒定）将每个扫描周期分割成很多的时间段，每个时间段显示一个波形的一段，间隔一个时间段显示同一个波形的另外一段。要显示信号频率越高，扫描周期越短，即扫描速度越快，因为时间段是不变的，这样显示出的波形线段越长，波形显示的断续感增强，不利于观测。反之，信号频率越低，扫速越慢，波形显示的连续感越好，便于观察。所以断续方式适合显示低频信号。
5、如何判断探极补偿电容补偿正确？如果不正确怎样进行调整？
5.答：将标准的方波通过探极加到示波器上，调整示波器有关开关旋钮，当显示出的波形是不失真的方波时，就表明探极补偿电容补偿正确，否则，说明探极补偿电容补偿不正确（欠补偿或过补偿）。当发现补偿电容不合适时，利用小螺刀左右调整补偿电容，直至补偿正确为止。
6、
6.答：（a）有可能是因为选择了“GND”输入耦合方式而使信号没有加到示波器内部所致，此时选择“DC”或“AC”耦合方式即可。另一原因可能是因为输入的信号很小，而所选的偏转因数又太大（对输入信号衰减过大），此时调小偏转因数即可。
（b）此种情况，虽然把被测信号加到了示波器上，但因为选择了“X-Y”方式而没有扫描电压，所以只显示一条竖线。此时，改变“X-Y”方式为扫描方式即可。
（c）原因是因为所选偏转因数太小，调大偏转因数即可。
（d）原因是扫描不同步，选择触发扫描（或自动扫描）调节触发电平即可。
（e）原因是扫速太慢而使显示出的信号周期个数太多所致，此时调快扫速（调小时基因数）即可。
7、示波器时间因数、偏转因数分别置于1ms/cm和10mV/cm，试分别绘出下列被测信号的波形。（1）方波，频率为500Hz，峰峰值为20 mV；（2）正弦波，频率为1000Hz，峰峰值为40 mV。
7.解：（1）HP-P=
（a）
（b）
图4-1 习题4.7题答案

得到的波形如图4-1（a）所示。
（2）HP-P=
图4-2 习题4.9答案

得到的波形如图4-1（b）所示。
1、 8、设连续扫描电压的扫描正程是扫描逆程的4倍（不考虑扫描等待时间），要显示出频率为2KHz的正弦波4个周期的波形，请问连续扫描电压的频率是多少？
8.解：据题意知，Ts =4Ty=4×1/fy=4/2kHz=2ms
∴Tx=Ts+Tb=2ms+2ms/4=2.5ms
∴fx=400Hz
答：（略）
9、如果被测正弦波信号频率为10KHz，理想的连续扫描电压的频率为4 KHz，试绘出荧光屏上显示出的波形。
习题3.10答案
9.解：据题意知，扫描电压周期是被测信号周期的2.5倍，所以每次扫描得到2.5个周期的被测信号波形。但因为不满足扫描同步条件，所以示波器上得到的波形应不稳定，如图4-2所示。
10、 已知扫描电压正程、逆程时间分别为3 ms和1 ms，且扫描逆程不消隐，试绘出荧光屏上显示出的波形？
10.解：据题意知，扫描正程、扫描逆程分别可以得到3个周期和1个周期的被测信号波形。但因为满足扫描同步条件，所以可以得到稳定的波形，如图4-3所示，其中虚线为回扫线。
11、已知示波器Y偏转因数为1mV/cm，探极衰件比为10：1，得到总高度为7.07div的正弦波，请问正弦波的有效值是多少？
11.解：由题意知，S=1mV/div，Hp-p=7.07div，探极衰减比K=10：1，所以
Up-p=7.07div×1mV/div=7.07mV
探极输出电压：U′===2.5mV
正弦波电压：U=10×2.5mV=25mV
答：（略）
12、已知示波器Y偏转因数为1mV/cm，时间因数为1ms/div，探极衰件比为10：1，正弦波频率为1000Hz，峰峰值为0.5V ，试绘出荧光屏上显示出正弦波的波形图。如果正弦波的有效值为0.4V，重绘显示出正弦波的波形图。
12.解：由题意知，S=10mV/div，Dx=1ms/div，探极衰减比K=10：1，所以
图4-4 习题4.12答案
（a）
（b）
LT=
(1)Hp-p=
得到如图4-4（a）所示的波形。
（2）HP-P=
≈11.3div
得到如图4-4（b）所示的波形，图中方格线间距2div。
13、 已知示波器最小时基因数为0.01,荧光屏水平方向有效尺寸为10div，如果要观察两个周期的波形，问示波器最高扫描工作频率是多少？（不考虑扫描逆程、扫描等待时间）
13.解：∵Tmin=10div/2×0.01μs/div=0.05μs
∴fmax=20MHz
答：（略）
14、上题中，将最小时基因数改为最大时基因数5ms/div，问示波器最低工作频率是多少？
14.解：∵Tmax=10div/2×5ms/div=25ms
∴fmin=0.4Hz
答：（略）
15.答：（a）如图所示表明显示波形不稳定，又因为只有X通道有故障，可能是触发电路的触发电平不稳定的原因。（b）如图所示表明没有对回扫线进行消隐，可能是原因Z通道没有与X通道正确相连而不能在回程期间消隐。
16、如图所示为示波器显示的波形，试根据显示出的波形判断触发极性、触发电平各是怎样的？
16.答：（a）~（f）图的触发情况分别是零电平负极性触发、正电平负极性触发、负电平负极性触发、负电平正极性触发、正电平正极性触发和零电平正极性触发。
17、双踪示波器测得一正弦波周期占24 div，两波形相差2 div，试求两波形的相位差。
17.解：
答：（略）
18、已知示波器时基因数为0.01,偏转因数为0.5mV/cm，探极衰件比为10：1,试求被测正弦波的有效值。
18.解：据题意知，Dx=1ms/ div，S=0.5V/ div，H=8div，正弦波一个周期的宽度L=8div，探极衰减比K=10﹕1。
正弦波周期：T=DxL/K′=1ms/div×8div =8ms
正弦波频率：f=1/T=125Hz
正弦波峰-峰值：Up-p=SH=0.5V/div×8div =4V
正弦波电压：U==≈14.1V
答：（略）
19、已知被测脉冲上升时间约为9ns，试估算所选用示波器的频带宽度应至少为多少？（提示该题应忽律上升时间的影响）
19.解：据题意知，try=9ns，而示波器上升时间应满足：tr≤try/3，即tr≤9ns/3=3ns，
∴BW≥0.35/3ns≈120MHz
答：（略）
20、数字存储示波器的工作原理是怎样的？
20.答：数字存储示波器利用A/D变换器将输入的模拟信号变换成数字信号，然后存储于数字存储器中，需要时再将存储器中存储的内容调出，并通过D/A变换器，将数字信号恢复为模拟信号，最后显示在示波器荧光屏上。
第六章频域测量仪器
1、简述扫频仪的组成及工作原理。
1.答：扫频仪实质上是扫频信号源与X-Y方式示波器的结合。主要包括扫描信号源、扫频振荡器、检波器、频标电路和X-Y示波器。
扫描信号源除了用来产生扫描电压外，还用来连续改变扫频信号源振荡频率，以得到频率连续变化的扫频信号加到被测电路中，被测电路的输出经检波器检波得到电路的幅频特性曲线并通过示波器加以显示出来。
2、扫频仪的扫描电压可以是正弦半波信号吗？如果可以，需要对扫频信号源提供停振控制信号吗？为什么？
2.答：扫频仪的扫描电压可以是正弦半波信号。这是因为只要扫频信号的频率变化规律与示波器水平扫描电压的变化规律完全一致，而不管扫描电压是否均匀，扫描出的幅频特性曲线是相同的。
当扫频信号u3为正弦波电压时，由于耦合变压器电感磁心磁滞等原因，显示出的波形也不能重合。因此，需要对扫频信号源提供停振控制信号，使显示出的波形为被测波形和用作水平轴的水平回扫线的组合。
3、扫频仪的X轴为什么可以用来表示频率轴？
3.答：因为扫频信号频率的变化受扫描电压的控制并保持一定的线性关系，扫描瞬时电压越大，振荡频率越高，所以可以水平位置的大小表示出频率大小，即扫频仪的X轴可以用来表示频率轴。
4、扫频仪、频谱仪主要用涂是什么？怎样正确使用它们？使用时应注意什么问题？
4.答：扫频仪主要用来显示电路的幅频特性曲线，并据此推算出被测电路的频带宽度、品质因数、电压增益、输入输出阻抗及传输线特性阻抗等参数。
频谱仪主要用来显示被测信号的频谱图，由此可以对信号的频率组成及各频率分量大小进行分析，即频谱分析，另外还用于放大器的谐波失真、信号发生器的频谱纯度以及系统的频率特性分析等。
扫频仪、频谱仪的使用等参看课本相关内容及有关书籍。
5、示波器与频谱仪的区别是什么？各有什么用途？
5.答：示波器主要用来显示信号波形，并由此测出被测信号的电压、频率等参量，是在时域内对信号进行分析的时域测量仪器，它不能得出信号的频率组成成分。频谱仪主要用来显示被测信号频谱图，用来分析信号的频率组成成分，是在频域内对信号进行分析的频域测量仪器，但不可以得到被测信号时域波形。
6、扫频仪与频谱仪在电路组成上的区别与联系。
6.答：相同点：都属于专用示波器，这是因为他们都是在示波器的基础上，通过增加专用电路而实现特殊波形的显示。在电路上都用到了频标电路和X-Y方式示波器。
不同点：扫频仪用来显示电路幅频特性曲线，是时域测量仪器。频谱仪用来显示信号频谱图，是频域分析仪器。
7、简要说明扫频外差式频谱仪的工作原理。
7.答：扫频外差式频谱仪是利用频率连续变化的扫频振荡信号与被测信号经混频器差频产生固定中频信号而确定出被测信号频率成分。由于扫频信号频率是连续可变的，只要被测信号中与本振频率成固定中频关系的组成频率成分，都可以通过滤波得到各频率组成成分的大小。
第七章元件参数测量仪器
1、测量集中参数元件的方法有哪些？它们各有什么特点？各自的测量依据是什么？各自适用的场合是怎样的？
1.答：测量集中参数元件的方法主要包括：伏安法、电桥法和谐振法。
伏安法是根据欧姆定律来测量集中元件参数的。该方法使用方便，但测量精确度较差，仅适用于低频测量，比较适合直流电阻的测量。
电桥法（特指平衡电桥）是根据电桥平衡时的电桥平衡条件来确定被测量。该方法的工作频率较宽，测量精度较高。但因为在高频测量时，电桥对屏蔽良好的要求很高，所以比较适合低频阻抗元件的测量。其中直流电桥用于测量直流电阻，交流电桥用于测量电容、电感等参数。
谐振法是根据LC谐振回路谐振特性来确定被测量的大小。在高频段，谐振法受杂散耦合等的影响较小，且比较符合电感、电容的实际工作情况，因此，谐振法高频段测量结果比较可靠，是测量高频元件的常用方法。
2、伏安法有哪两种电路连接方法？它们分别适合在什么情况下？如何实现数字化测量？
2.答：伏安法分为电流表内接法和电流表外接法两种方法。分别适合测量大电阻和小电阻。
阻抗的数字化测量是利用正弦信号在被测阻抗两端产生交流电压，然后对电压实部和虚部进行分离，最后利用电压的数字化测量来实现阻抗的测量。
3.答：不平衡电桥是通过直接测量电桥非平衡状态下流经指示器的电流或两端电压大小来测量集中参数元件的，它的操作简便、测量时间短、易实现数字化测量。
不平衡电桥可以测量集中参数元件，其测量方法参见课本及有关书籍。
4.答：答案参见课本及有关书籍。

5.解：据题意知，电桥平衡条件为

经推导，得

Dx=ωCxRx=ωRsCs=2π×1kHz×2kΩ×500pF=0.00628
6、求图所示电桥测量线圈的电感量和品质因数，已知电桥对1000Hz的频率平衡，电路各元件
的值为：，求及
6.解：据题意知，电桥平衡条件为

经推导，得
Rx=R1R2/Rs=5kΩ×2kΩ/10kΩ=1kΩ
Lx=R1R2Cs=5kΩ×2kΩ×0.05μF=0.5H
Qx=ωLx/Rx=ωRsCs=2π×1000Hz×10kΩ×0.05μF=3.14
7.解：（a）（b）属于臂比电桥（c）（d）属于臂乘电桥。
（a）

Dx=ωCxRx=ωRsCs
（b）

Dx=
（c）

Lx=R1R2Cs
Qx=ωLx/Rx=ωRsCs
（d）
Rx=R1R2/Rs
Lx=R1R2Cs
Qx=Rx/ωLx=
8．答：（a）正确，其他的均错。根据平衡电桥构成条件当相邻桥臂为纯电阻时另外相邻桥臂应呈现同性电抗特性；而相对桥臂为纯电阻时，另外相对桥臂呈现异性电抗特性。除（a）图满足上述构成条件外，其他的均不符合上述条件。
10、晶体管特性图示仪的用途是什么？怎样使用？使用时应注意什么问题？
10.答：晶体管特性图示仪主要用来显示晶体三极管、晶体二极管、场效应管等器件的特性曲线，并由此推算出器件的有关参数。
具体使用方法及注意事项参看课本及有关书籍。
第六章频域测量仪器
1、通用电子计数器的测试功能有哪些？概括说明它的测量原理。
1.答：通用电子计数器的测试功能包括：测频、测周、测时、测频比、累加计数和自检。测量依据的关系是闸门打开的时间等于十进制计数器计出的脉冲个数与脉冲周期的乘积。
2、通用电子计数器测量频率、周期时存在哪些主要误差？如何减小这些误差？
2.答：通用电子计数器测量频率时存在的误差主要是量化误差，测量周期时存在的误差主要是量化误差和触发误差。
为了减小测频时的量化误差可以增大对被测信号的倍频次数、延长闸门打开时间（增大对晶振信号的分频次数）。
为了减小测周时的量化误差可以增大对晶振信号的倍频次数、增大对被测信号的分频次数（多周期测量法）。
为了减小测周时的触发误差可以提高输入信号的信噪比、增大对被测信号的分频次数（多周期测量法）。
3、用7位电子计数器测量=20Mhz的信号频率。当闸门时间分别置于1s, 0.1s,10ms时，试分别计算电子计数测频量化误差是多少？
3.解：据题意知，在闸门时间最长（1s）时结果显示的位数最多为7位，而且闸门时间每变为倍，结果显示的位数依次减少1位。
闸门时间为1s时，量化误差的相对误差为
=±
同理，闸门时间分别为0.1s、10ms时的量化误差相对误差分别为±0.5×10-6、±0.5×10-5。
表7-1题5答案
T
10s
1s
0.1s
10ms
1ms
N
2 000 000
200 000
20 000
2 000
200
fx（Hz）
200 000
200 000
200 000
200 000
200 000
4、简述数字相位计的测量原理，并说明它与电子计数器之间有什么联系？
4.答：数字相位计是先将相位差的测量变换为时间的测量，再利用相位差与时间的对应关系来换算出相位差大小的，而时间的测量则采用电子计数器测量时间的方法进行测量。所以数字相位计属于相位—时间变换式相位计。
5、用电子计数器测量频率，已知闸门时间和计数值N如下表所示，求个情况下的=？
5.解：答案如表7-1。
6、电子计数器多采用周期法测量周期。已知被测信号重复周期为5ms，计数值为200 000，内部时标信号频率为1Mhz。保持电子计数器状态不变，测量另一未知信号，已知计数值为20 000，求未知信号的周期是多少？
6.解：据题意知，应满足如下关系

Tx2=
答：（略）
7、要用电子计数器测量=1KHz的信号频率，采用测频（选闸门时间为10s）和测周（选时标0.1ms）两种方法，试比较两种方法由量化误差所引起的测量误差E
7.解：测频时，。
测周时，。
答：（略）
第八章智能仪器与自动测试系统
1、智能化测试仪器和测试系统主要有哪几种？参考有关资料说明它门的发展历史。
1.答：智能化测试仪器和测试系统主要包括独立智能仪器、自动测试系统、个人仪器、VXI总线仪器和虚拟仪器。
20世纪70年代以后，随着新技术的发展，尤其微电子技术和微型计算机技术的快速进步，先后出现了独立式智能仪器、自动测试系统、个人仪器，在此基础上，20世纪80年代中期问世了VXI总线仪器和虚拟仪器。VXI系统集中了智能仪器、GP-IB总线、个人仪器的很多特长，是一种全世界范围内完全开放的模块总线仪器系统。
2、智能仪器的自检方式有哪些？有哪些自动测量功能？
2.答：智能仪器的自检方式有开机自检、周期性自检和键盘自检三种方式。
智能仪器通常具有自动量程变换、自动零点调整、自动校准以及自动触发电平调节等自动测量功能。
3、智能仪器如何实现输入电流的补偿？
3.答：智能仪器输入电流自动补偿原理参见课本有关内容。
4、结合前面知识的学习，谈谈智能仪器如何实现A/D变换？
4.答：智能仪器A/D变换器是在一般A/D变换器的基础上，借助软件来形成的高精度A/D变换器，如脉冲调宽式、三次积分式A/D变换器等。具体过程参见有关书籍。
5、自动测试系统、个人仪器及系统、VXI仪器系统、虚拟仪器之间有什么联系与区别？各自的组成是怎样的？
5.答：自动测试系统ATS是以通用计算机为核心，以标准接口总线为基础，由可程控电子仪器（智能仪器）等构成的现代测试系统。
个人仪器PI是将传统智能仪器中的测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡，插入到个人计算机的总线插槽或扩展箱内而得到新型测量仪器。个人仪器系统则是由不同功能的仪器卡、插卡箱和一台PC机有机结合而构成的自动测试系统。
虚拟仪器是在通用计算机上添加几种具有共性的基本仪器硬件模块，通过软件组合成各种功能的仪器或系统仪器。
6、什么是数据域测量？有什么特点？
6.答：数据域测量就是对数据流的测量，它面向的测量对象是数字逻辑电路。数字逻辑电路或系统是以数据或数据字作为时间或时序的函数，而不是将电压作为时间或频率的函数。
数据域测量的内容包括数字系统或设备的故障检测、故障定位、故障诊断以及数据流的检测和显示。
8、什么是穷举测试法、伪穷举测试法、随机测试法？各有什么特点？
8.答：（1）穷举测试法就是对数字电路输入所有可能的组合信号，然后测试与每一种输入组合信号相对应的全部输出是否正确。如果所有输入信号、输出信号的逻辑关系是正确的，则被测电路就是正确的；反之，被测电路就是错误的。最后根据比较结果给出“合格/失效”的指示。
穷举测试法的优点是能测试出存在的全部故障，即故障覆盖率为100%。缺点是测试时间较长，并随输入端数量的增加呈指数规律增加。
（2）伪穷举测试法是把一个大电路划分成多个子电路，对每个子电路进行穷举测试。该方法可以节省大量的测试时间。
（3）随机测试法是对数字电路和已知功能完好的参考电路输入随机的组合信号，然后对被测电路和参考电路的输出进行比较；最后根据比较结果给出“合格/失效”的指示。
随机测试法一般很难达到100%的故障覆盖率，常用于测试要求不高的场合。
9、逻辑笔、逻辑夹、逻辑分析仪的用途是什么？与万用表、示波器在数据域测量中的区别是什么？
9.答：逻辑笔用来测试一般门电路和触发器的逻辑关系。逻辑夹不同于逻辑笔的是可以同时显示多个端点的逻辑状态，而逻辑笔在同一时刻只能显示一个被测点的状态。逻辑分析仪是以单通道或多通道实时获取与触发事件相关的逻辑信号、并显示触发事件前后所获取的信号、供软件及硬件分析的一种仪器。
万用表常用来测量数字电路或系统中各种模拟量的大小。而示波器用于测试脉冲的各种参数与信号幅度，比较输入信号的波形、相位、幅度及其相互关系。万用表和示波器不能直接测出数字电路状态与逻辑关系。
10、逻辑分析仪包括哪几种？各有什么用途？
10.答：逻辑分析仪包括逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。逻辑状态分析仪LSA以二进制、十六进制或ASCⅡ码等的状态显示被测逻辑状态，由被测系统提供采集数据的时钟脉冲，侧重于软件分析。逻辑定时分析仪LTA以时域波形的形式显示被测信号，由逻辑分析仪自身提供采集数据的时钟脉冲，主要用于硬件分析。
11、逻辑分析仪的组成是怎样的？试简要叙述它的工作过程
11.答：逻辑分析仪由比较器、采样器、存储器、显示发生器、多通道逻辑测试探极、阴极射线示波管等部分组成。
其工作过程参见课本有关内容。
12、逻辑分析仪触发方式有哪几种？各有什么特点？
12.答：逻辑分析仪触发方式包括组合触发、延迟触发、限定触发、序列触发、计数触发和“毛刺”触发等方式。
组合触发方式是逻辑分析仪一般都采用的触发方式。它是指将被测系统的数据字与人工预置的触发字进行比较，如果系统的数据字与预置的触发字相符，则产生一次触发。
延迟触发是在捕获到触发字后，经延迟门时间延迟后再停止数据采集，使得存储器中存储的数据包括触发点前后数据的触发方式。因为该方式能观察到触发前后的有关信息而常用于分析循环程序和嵌套循环程序，也常用于观察跳动性的偶然故障。
限定触发是对设置的触发字加限定条件的触发方式。它为了有选择地存储和显示特定的数据流，而在逻辑分析仪中增加一些附加通道作为约束或选择所设置的触发条件。
序列触发是为检测复杂分支程序而设计的一种重要触发方式。它是当采样数据与某一项预先设定的字序列（而不是一个字）相符后才触发跟踪数据流的触发方式。
计数触发是为了对软件系统中出现嵌套循环的某次循环进行跟踪而在逻辑分析仪的触发逻辑中设立一个“遍数计数器”，而对其他各次循环不进行跟踪的触发方式。