电子测量习题解答.doc

2．4 有一个100V的被测电压，若用0.5级、量程为0-300V和1.0级、量程为0-100V的两只电压表测量，问哪只电压表测得更准些？为什么？
答： 要判断哪块电压表测得更准确，即判断哪块表的测量准确度更高。
（1）对量程为0-300V、±0.5级电压表，根据公式有

（2）对量程为0-100V、±1.0级电压表，同样根据公式有

从计算结果可以看出，用量程为0-100V、±1.0级电压表测量所产生的示值相对误差小，所以选用量程为0-100V、±1.0级电压表测量更准确。
2．9 测量上限为500V的电压表，在示值450V处的实际值为445V，求该示值的：
（1）绝对误差（2）相对误差（3）引用误差（4）修正值
答：（1）绝对误差

（2）相对误差

（3）引用误差

（4）修正值

2．10 对某电阻进行等精度测量10次，数据如下（单位kΩ）：
0.992、0.993、 0.992、 0.991、 0.993、 0.994、 0.997、 0.994、 0.991 、0.998。试给出包含误差值的测量结果表达式。
答：
1）．将测量数据按先后次序列表。
n

n

1
0.992
-0.0015
0.00000225
6
0.994
0.0005
0.00000025
2
0.993
-0.0005
0.00000025
7
0.997
0.0035
0.00001225
3
0.992
-0.0015
0.00000225
8
0.994
0.0005
0.00000025
4
0.991
-0.0025
0.00000625
9
0.991
-0.0025
0.00000625
5
0.993
-0.0005
0.00000025
10
0.998
0.0045
0.00002025
2）．用公式求算术平均值。

3）．用公式求每一次测量值的剩余误差，并填入上表中。
4）．用公式计算标准差的估计值。

5）．按莱特准则判断粗大误差，即根据剔除坏值。

从表中可以看出，剩余残差最大的第10个测量数据，其值为：

所以该组测量数据中无坏值。
6）．根据系统误差特点，判断是否有系统误差，并修正。
测量数据分布均匀，无规律分布，无系统误差。
7）．用公式求算术平均值的标准差估计值。

8）．用公式求算术平均值的不确定度。

9）．写出测量结果的表达式。

4．4 有两只量程相同的电流表，但内阻不一样，问哪只电流表的性能好？为什么？
答：电流表测量电流是将表串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。
5．3 在示波器上分别观察到峰值相等的正弦波、方波和三角波，，分别用都是正弦有效值刻度的、三种不同的检波方式的电压表测量，试求读数分别为多少？
解：（1）用峰值检波正弦有效值刻度的电压表测量，读数都3.54V，与波形无关。
（2）用有效值有效值检波正弦有效值刻度的电压表测量
①正弦波

②方波
③三角波
（3）用均值检波正弦有效值刻度的电压表测量
①正弦波
②方波 波形因数和波峰因数均为1，所以其平均值为5V，相应此平均值的正弦有效值即为读数值。

③三角波

相应此平均值的正弦波的有效值即为读数值。

5．12 甲、乙两台DVM，甲的显示器显示的最大值为9999，乙为19999，问：
（1）它们各是几位的DVM，是否有超量程能力？
（2）若乙的最小量程为200mV，其分辨率为多少？
（3）若乙的固有误差为，分别用2V和20V档测量电压时，绝对误差和相对误差各为多少？
答：（1）超量程能力是DVM的一个重要的性能指标。1/2位和基本量程结合起来，可说明DVM是否具有超量程能力。甲是4位DVM，无超量程能力；乙为4位半DVM，可能具有超量程能力。
（2）乙的分辨率指其末位跳动±1所需的输入电压，所以其分辨率为0.1mV。
（3）用2V挡测量
绝对误差

相对误差
用20V挡测量
绝对误差

相对误差

6．2 通用电子计数器主要由哪几部分组成？画出其组成框图。
答：电子计数器一般由输入通道、计数器、逻辑控制、显示器及驱动等电路构成。
放大
整形
主门
门控信号

被测信号
晶体振荡

分频电路

计数
译码
显示
逻辑
控制
Tx
图6.1电子计数器组成框图

6．7 欲用电子计数器测量=200HZ的信号频率，采用测频（闸门时间为1s）和测周（时标为0.1μs）两种方案，试比较这两种方法由±1误差所引起的测量误差。
答：①测频时，量化误差为

②测周时，量化误差为

从计算结果可以看出，采用测周方法的误差小些。
6．10 利用频率倍增方法，可提高测量准确度，设被测频率源的标称频率为=1MHZ，闸门时间置于1s，欲把±1误差产生的测频误差减少到1×10-11，试问倍增系数应为多少？
答：倍增前量化误差为

倍增系数为
7．2 画出文氏桥RC振荡器的基本构成框图，叙述正反馈桥臂的起振条件和负反馈桥臂的稳幅原理。
答：
图7.1文氏电桥振荡器的原理框图

fo
R2
C2
R4
+

-

A

C1
R1
R3

图7.1为文氏电桥振荡器的原理框图。R1、C1、R2、C2组成RC选频网络，可改变振荡器的频率；R3、R4组成负反馈臂，可自动稳幅。
在时，输入信号经RC选频网络传输到运算放大器。同相端的电压与运算放大器的反馈网络形成的电压同相，即有和。这样，放大器和RC选频网络组成的电路刚好组成正反馈系统，满足振荡的相位条件，因而有可能振荡。此时，反馈系数F=1/3，因此只要后接的二级放大器的电压放大倍数为A，那么就满足了振荡器起振的幅值条件AVF≥1，可以维持频率时的等幅正弦振荡。
实际电路中，其中R3是具有负温度系数的热敏电阻。在振荡器的起振阶段，由于温度低，R3的阻值较大，负反馈系数小，使负反溃放大器的电压增益大于3，的信号产生增幅振荡。随着该信号的增大，流过R3的电流增大，从而使R3的温度升高，阻值下降，反馈深度加深，负反馈放大器的电压放大倍数减小，只要R3、R4选择恰当，最后将达到稳定的等幅正弦振荡。当电路进入稳定的等幅振荡之后，如果由于某种原因引起输出
电压增大时，由于直接接在R3、R4的串联电路中，从而使流过R3的电流增大，R3减小也会使负反馈放大器的放大倍数下降，令输出电压减小，达到稳定输出电压的目的。

7．7 基本锁相环由哪些部分组成，其作用是什么？
答：如图7.5所示，基本锁相环是由基准频率源、鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）组成的一个闭环反馈系统。
图7.5 基本锁相环框图

图7.15 放大器幅频特性测试连线图

鉴相器
f0
Vd
压控振荡器
低通滤波器
f0
fr
Vi
Vo
基准频率源

鉴相器是相位比较装置，它将两个输入信号Vi和VO之间的相位进行比较, 取出这两个信号的相位差，以电压Vd的形式输出给低通滤波器（LPF）。当环路锁定后，鉴相器的输出电压是一个直流量。
环路低通滤波器用于滤除误差电压中的高频分量和噪声，以保证环路所要求的性能，并提高系统的稳定性。
压控振荡器是受电压控制的振荡器，它可根据输入电压的大小改变振荡的频率。一般都利用变容二极管（变容管）作为回路电容，这样，改变变容管的反向偏置电压，其结电容将改变，从而使振荡频率随反向偏压而变。
7．8 已知用于组成混频倍频环，其输出频率，步进频率，环路形式如下图所示，求
（1）M取“+”，还是“-”？
（2）N=？
混频器
(M)
鉴相器
f0=(73~101.1)MHZ
带通滤波器
f r1=100kHZ
频率源1
压控振荡器
低通滤波器
频率源2
fr2=40MHZ
△f=100kHZ
分频器
（÷N）

解：根据锁相原理，我们不难看出
而
（1）若M取“+”，
则
则
（2）若M取“-”，
则
则

8．6 比较触发扫描和连续扫描的特点。
答：连续扫描和触发扫描示波器扫描的两种方式。为了更好地观测各种信号，示波器应该既能连续扫描又能触发扫描，扫描方式的选择可通过开关进行。在连续扫描时，没有触发脉冲信号，扫描闸门也不受触发脉冲的控制，仍会产生门控信号，并启动扫描发生器工作；在触发扫描时，只有在触发脉冲作用下才产生门控信号。对于单次脉冲或者脉冲周期长的信号采用触发扫描方式更能清晰观测。
8．9 有一正弦信号，使用垂直偏转因数为10mV/div的示波器进行测量，测量时信号经过10：1的衰减探头加到示波器，测得荧光屏上波形的高度为7.07div，问该信号的峰值、有效值各为多少？
答：示波器测量的是峰-峰值。

正弦信号的峰值
正弦信号的有效值

8．11 某示波器的带宽为120MHz，探头的衰减系数为10：1，上升时间为t0=3.5ns。用该示波器测量一方波发生器输出波形的上升时间tx，从示波器荧光屏上测出的上升时间为t0=11ns。问方波的实际上升时间为多少？
答：由于测量包含了示波器本身的固有上升时间，必须修正，同时考虑探头衰减倍数，方波的实际上升时间为