第二篇 基础电量的测量与信号源 第3章 时间和频率的测量 习题与思考题 3-1按测量原理测量频率的方法有哪几类? 3-2 通用计数器有哪能些技术指标?其含义如何? 3-3 使用常规通用计数器测量频率时,整形电路、分频电路和主闸门的开关速度将如何影响测量精度?如何使它们的影响减小到可以忽略的程度? 3-4 试用常规通用计数器拟定测量相位差的原理框图。 3-5 判断下述两个论点是否正确: (1)利用常规通用计数器计数,其量化误差等于±1字。 (2)利用常规通用计数器计数,其量化误差等于、小于±1字。 3-8 分析常规通用计数器测量频率的误差,如何减小测频量化误差? 3-9 分析常规通用计数器测量周期的误差。如何减小测周期的量化误差和噪声引起的触发误差? 3-10常规通用计数器工作在自校状态,晶振频率是fc=106Hz,在闸门开启时间为t=0.1s、1s、5s、10s时,其显示值分别为100001、99999、1000000试讨论那种情况本机工作正常,那种情况有故障,可能是什么故障? 3-11用常规通用计数器测量一个fx=10MHz的信号频率,试分别计算“闸门时间”置于1s、0.1 s、10ms时测频误差,并计论计算结果。 3-1 使用常规通用计数器测量一个fx=10Hz的信号频率,当信号的信噪比S/N=40dB时,分别计算当“周期倍乘”置于100和103时,的测周误差,并计论计算结果。 3-1某常规通用计数器内部晶振频率fc=1MHz,若由于需要,使其工作于高稳定度的外部频率标准,该标准频率fc=4MHz。若计数器工作正常,为了得到正确的测量结果,其测频读数应如何换算?如果测周,则读数应应如何换算? 3-1 利用常规通用计数器测频,已知内部晶振频率fo=1MHz,fc/fc =±1×10-7,被测频率fo=100kHz,若要求“±1”误差对测频的影响比标准频率误差低一个量级(即为1×10-),则闸门时间应取多大?若被测频率fx=1kHz,旦闸门时间保持不变,上述要求能否满足?若不能满足,请另行设计一种测量方案。 3-1某常规通用计数器的内部标准频率误差为fc/fc=1×10-9,利用该计数器将一个10MHz的晶体振荡器标准到10-7,则计数器闸门时间应为多少?能否利用该计数器将晶体校准到10-9?为什么? 3-说明内插法、游标法提高测时精度的基本原理。 3- 试利用误差合成公式,分析倒数计数器的测频误差。 3- 3-19 在Multisim环境下,设计一种用于频率测量的倒数计数器,给出原理图和仿真试验结果。 第4章 电压测量 习题与思考题 4-1在示波器的垂直系统增益保持不变时,由其荧光屏上观察到峰值均为1V的正弦波、方波和三角波。分别采用峰值、有效值及平均值检波方式的、按正弦波有效值的电压表测量,测量结果的示值分别为多少? 4-已知某电压表采用正弦波有效值刻度,如何用实验的方法确定其检波方式?至少列出二种方法,并对其中一种进行分析。 4-利用峰值电压表,测量正弦波、三角波和方波三种波形的交流电压。设电压表读数均为10伏,问: (1)对每个波形来说,读数代表什么意义? (2)它们的峰值、平均值、有效值分别为多少? (3)若用有效值电压表,重复(1)、(2)。 (4)若用平均值(检波)电压表,重复(1)、(2)。 4- 说明逐次渐近比较式和双斜积分式直流数字电压表的A/D转换原理、优缺点和应用范围。 4-进一步提高双斜积分式ADC的分辩力和减少转换误差的主要困难是什么? 4-试用波形图分析双斜积分式DVM由于积分器线性不良所产生的测量误差。 4-双斜积分式ADC为什么要增加自动校零技术?试简述其自动校零过程。 4-试画出多斜积分式DVM转换过程的波形图。 4-设最大显示为“1999”的3?位数字电压表和最大显示为“19999”的4?位数字电压表的量程,均有200、2V、20V、200V的档极,若用它们去测量同一电压1.5V时,试比较其分辩力。 4-1为什么双斜积分式数字电压表第一次积分时间(T1)都选用为市电频率的整数N倍?N数的大小是否有一定限制?如果当地市电频率降低了,给测量结果将带来什么影响? 4-1为什么数字万用表的电阻档去测晶体二、三极管的PN结正向电阻时,其结果比模拟式万用表电阻档测量的数值相差很大?试述其原因。 4-1双斜积分式DVM,基准电压r=10V,设积分时间T1=1ms,时钟频率f=10MHz,DVM显示T时间计数值N=5600,问被测电压x=? 4-1设计与使用数字式电压表(DVM),必须注意哪二类干扰?各应采取什么措施加以克服? 4-1为什么不能用普通峰值检波式、均值检波式和电压表测量占空比t/T很小的脉冲电压?测量脉冲电压常用什么方法? 4-1利用电压测量方法自拟一个测量电路,测量一个波正弦信号调制的调幅波的调幅系数M%。 4-1非线性失真系数的测量实质上是交流电压的测量,自拟一个测量D的方框图,其工作原理。 4-欲测量失真的正弦波,若手头无有效值表,则应选用峰值表还是均值表更适当一些?为什么? 4-1利用电压电平表测量某信号源的输出功率。该信号源输出阻抗50Ω,在阻抗匹配的情况下,电压电平表读数为10dB,此时信号源输出功率为多少?-19 在Multisim环境下,设计一种多斜积分式DVM,给出原理图和仿真试验结果。 4-20 在Multisim环境下,设计一种脉冲调宽式DVM,给出原理图和仿真试验结果。 第5章 信号源 习题与思考题 5-1 对测量信号源的基本要求是什么? 5-2 什么叫频率合成?简述频率合成的方案及各自的优缺点? 5-3为什么说锁相环能跟踪输入频率? 5-4某二阶锁相环路的输出频率为100kHz,该环路的捕捉带宽±f=±10kHz。在锁定的情况下,若输入该环路的基准频率由于某种原因变化为110kHz,此时环路还能否保持锁定?为什么? 5-5 如下图所示,令f1=1MHz,N=1~10(以1步进),m=1~100(以10步进),求f2的表达式及其频率范围。 题图 5-1 5-6 如下图所示,令f1=1MHz,f2=0~10kHz(以1kHz步进),f3=0~100kHz(以10 kHz步进),求f4的频率变化范围。 提示:低通滤波器F1、F2分别滤出混频器M1、M2的差频。 题图 5-2 5-7在DDFS中,直接将相位累加器的最高位输出将得到何种波形,其输出频率有何特点?如果直接将相位累加器的地址当做DAC的输入,将得到何种波形? 如何通过DDFS得到三角波? 5-8 为什么DDFS的输出中会存在较大的杂散?降低杂散有哪些技术措施? 5-9 设计一种四模预分频器的整数分频锁相环,预分频器取值为P、P+1、P+4和P+5。分析该锁相环的最小连续分频系数5-10 说明精确噪声源的工作原理。5-11在Multisim环境下,参考图5-3-1,设计一种基于DDFS的正弦信号源,给出原理图和仿真试验结果。 5-12 试采用微处理器和AD9854,设计一种能够产生音频范围内FSK、BPSK和AM调制信号的信号源,给出电路设计原理图、PCB图以及试验结果。 5-13 查阅CMOS锁相环集成电路CD4046的数据手册,以CD4046和其他一些简单逻辑芯片为基础,设计能够实现题图5-1的锁相环电路。 第三篇 信号的显示、分析与测量 第6章 时域测量 习题与思考题 6-1 对模拟示波器的扫描电压有哪些基本要求? 6-2 被测信号波形和触发电平如下图所示(图中的虚线为触发电平)。试分别画出正极性触发和负极性触发时模拟示波器屏幕上的波形。 题图 6-1 6-3 被测信号如下图所示,扫描正程ts>T。当选择单次触发时,在不同触发电平a、b下,画出正、负极性触发两种情况下模拟示波器屏幕上的波形。 题图 6-2 6-4 一个受正弦调制电压调制的调幅波v加到示波管的垂直偏转板,而同时又把这个正弦调制电压加到水平偏转板,试画出屏幕上显示的图形,如何从这个图形求这个调幅波的调幅系数。 6-5 为了测量一个调频波的调频指数m,可将调频波加到示波管垂直偏转板,而同时又把载波信号加到水平偏转板。试说明其测量原理及如何根据示波器显示的图形计算m? 6-6 有两路周期相同的脉冲信号1和2,如下图所示,若只有一台单踪模拟示波器,如何用它测1和2前沿间的距离? 题图 6-3 6-7 已知A、B两个周期性的脉冲列中均有5个脉冲,如下图所示,又知示波器扫描电路的释抑时间小于任意两个脉冲之间的时间。问(1)若想观察脉冲列的一个周期(5个脉冲),扫描电压正程时间如何选择? (2)对两个脉冲列分别计论:若只想仔细观察第2个脉冲是否能做到?如能,如何做到?如不能,为什么? 题图 6-4 6-8 欲观测一个上升时间tr约为50ns的脉冲波形,现有下列四种型号的示波器,问选用哪种型号的示波器最好,为什么?其次应选哪种示波器,这时应注意什么问题? SBT-5型,f3dB=10MHz, tR≤40n; SBT-10型,f 3dB=30MHz, tR≤12n; SBT-8型,f 3dB=15MHz, tR≤24n; SBT-10型,f 3dB=100MHz,tR≤3.5n; 6-9 什么是采样?数字存储示波器是如何复现信号波形的? 6-10 数字存储示波器有哪些采样方式?不同采样方式下,数字存储示波器的最高工作频率取决于哪些因素? 6-11。 6-1 试比较模拟示波器与数字存储示波器的优缺点。 第7章 频谱分析仪 习题与思考题 7-1试比较频谱分析仪与示波器作为信号测量仪器的特点测量领域。 7-2外差式频谱分析仪的技术特性主要有哪些?如何得到较高的动态分辨力? 7-3试比较分析仪与外差式分析仪的优缺点。 7-4举例说明扫频振荡器线性不良给频谱分析仪带来的测量误差。 7-5一个载频为97MHz调制信号为1kHz调幅深度为50%的调幅波(载波与边频幅度差约为12dB)频谱仪分辨带宽为3kHz中心频率为97MHz扫描跨度为0Hz扫描时间为2ms,请画出频谱仪荧光屏上将显示的示意图7-6 BP-1为窄带频谱分析仪其最大扫频宽度fmax=30kHz,现欲观测20kHz的失真正弦波的谐波成分,荧光屏上能够同时出现该信号的几根谱线? 7-7利用频谱分析仪分析一个调幅波的频谱,在频谱分析仪屏幕上显示出载频和一对边频谱线,将载频谱线高度调到0dB,读出边频谱线高度的dB值为p,则被测调幅波的调幅系数为: , 试证明之。 7-8利用频谱分析仪测量一放大器的非线性失真系数D,将基频谱线高度调到0dB,分别读得二次谐波、三次谐波、……的谱线高度的dB值为P2、P3…,试证明被测非线性失真系数为: 7-9试说明频谱分析仪采用对数放大器的必要性。 7-10频谱分析仪的可测量信号频率范围为9kHz~3.6GHz,第一中频为4.235MHz,那么,其第一本振的扫频范围是多少?输入信号的镜像干扰频率范围是什么? 7-11 如果设置频谱分析仪的扫描起始频率为0Hz,终止频率为150kHz,频谱分析仪不接入任何信号,请画出在频谱分析仪分别选择1kHz3kHz、10kHz的分辨带宽时,频谱分析仪屏幕上显示频谱的示意图 不用标注幅度值。 7-12频谱仪显示的一根根谱线实际上是频谱仪中频滤波器的选择性曲线? 7-13频谱仪扫频速度过快对测量结果造成什么影响为什么?7-14查阅网络分析仪的技术资料,说明网络分析仪的功能和基本原理,比较网络分析仪与频谱仪 第8章 数据域测量 习题与思考题 8-1 数字信号与模拟信号相比有哪些特点?为什么和示波器测试数字信号比较困难? 8-2按功能划分,逻辑分析仪有哪两大类?它们的主要区别是什么? 8-3说明逻辑分析仪的主要特点、基本组成以及各部分的主要作用。 8-4逻辑分析仪的数据采集方式有哪两种?它的触发方式有哪几大类? 8-5逻辑分析仪的存储方式有哪几种?说明跳变存储的原理和作用。 8-6逻辑分析仪的定时图与通用示波器的波形图有什么区别?说明波形显示、列表显示和图解显示三种状态显示方式的特点和应用。 8-7逻辑状态分析和定时分析的触发选择有什么不同? 8-8如何提高定时图的分辨力?8-9 利用Multisim中的虚拟逻辑分析仪,对4位计数器定时分析第四篇 测试自动化 第9章 测试自动化 习题与思考题 9-1 简述各代自动测试系统的特点。 9-2 常用的自动测试系统的外总线有哪几种?说明它们的主要用途? 9-3 GPIB系统有哪几部分组成?说明GPIB接口的各种功能。如何实现这些功能? 9-4 说明GPIB系统的基本特性。如何设计和组建GPIB系统? 9-5 说明VXI自动测试系统结构的特点。 9-6 VXI系统的系统控制器有哪几种形式?它们分别用于什么场合? 9-7 VXI总线包含哪些信号线?作用分别是什么? 9-8什么是PXI?比较PXI与CompactPCI的异同点。 9-10 说明LXI有哪些器件类型,各有什么特点。 9-11 说明在IEEE488.2和SCPI两个国际标准制订之后,为什么还要制订VPP规范。 9-12 什么是VISA? 9-13 根据VPP仪器驱动器的模型,设计一种数字万用表的仪器驱动器函数树及函数模板。 9-14什么是IVI?IVI技术的特点是什么? 9-15在IVI仪器驱动器中,仪器互换性是如何实现的? 9-1LabVIEW或LabWindows/CVI环境下,设计一种虚拟FFT分析仪,通过PC的声卡来实现音频信号采集,并能够在屏幕上实时显示音频信号的时域波形及其频谱图。 附录附录1 t分布在对称区间的积分表 附表1-1 值表 P k	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	0.95	0.98	0.99	0.999	1	1.000	1.376	1.963	3.078	6.314	12.706	31.821	63.657	636.619	2	0.816	1.061	1.386	1.886	2.920	4.303	6.965	9.925	31.598	3	0.765	0.978	1.250	1.638	2.353	3.182	4.541	5.841	12.924	4	0.741	0.941	1.190	1.553	2.132	2.776	3.747	4.604	8.610	5	0.727	0.920	1.156	1.476	2.015	2.571	3.365	4.032	6.859	6	0.718	0.906	1.134	1.440	1.943	2.447	3.143	3.707	5.959	7	0.711	0.896	1.119	1.415	1.895	2.365	2.998	2.499	5.405	8	0.706	0.889	1.108	1.397	1.860	2.306	2.896	3.355	5.041	9	0.703	0.883	1.100	1.383	1.833	2.262	2.821	3.250	4.781	10	0.700	0.879	1.093	1.372	1.812	2.228	2.764	3.169	4.587	15	0.691	0.866	1.074	1.341	1.753	2.131	2.602	2.947	4.073	20	0.687	0.860	1.064	1.325	1.725	2.086	2.528	2.845	3.850	25	0.684	0.856	1.058	1.316	1.708	2.060	2.485	2.787	3.725	30	0.683	0.854	1.055	1.310	1.697	2.042	2.457	2.750	3.646	40	0.681	0.851	1.050	1.303	1.684	2.021	2.423	2.704	3.551	60	0.679	0.848	1.046	1.296	1.671	2.000	2.390	2.660	3.460	120	0.677	0.845	1.041	1.289	1.658	1.980	2.358	2.617	3.373	∞	0.674	0.842	1.036	1.282	1.645	1.960	2.326	2.576	3.291	附录2肖维纳准则表 附表2-1 肖维纳准则表 n	Ch	n	Ch	n	Ch	5	1.65	16	2.16	27	2.35	6	1.73	17	2.18	28	2.37	7	1.79	18	2.20	29	2.38	8	1.86	19	2.22	30	2.39	9	1.92	20	2.24	31	2.45	10	1.96	21	2.26	32	2.50	11	2.00	22	2.28	33	2.58	12	2.04	23	2.30	34	2.64	13	2.07	24	2.32	35	2.74	14	2.10	25	2.33	36	2.81	15	2.13	26	2.34	37	3.02	附录3格拉布斯准则表 附表3-1 格拉布斯准则表 g 置信 概率	n	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	95%	1.15	1.46	1.67	1.82	1.94	2.03	2.11	2.18	2.23	2.29	2.33	99%	1.16	1.49	1.75	1.94	2.10	2.22	2.32	2.41	2.48	2.55	2.61	g 置信 概率	n	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	95%	2.37	2.41	2.44	2.47	2.50	2.53	2.56	5.58	2.60	2.62	2.64	99%	2.66	2.71	2.75	2.79	2.82	2.85	2.88	2.91	2.94	2.96	2.99	g 置信 概率	n	25	30	35	40	50	100	95%	2.66	2.74	2.81	2.87	2.96	3.17	99%	3.01	3.10	3.18	3.24	3.34	3.58	电子测量技术 第2章 测量误差理论和测量数据处理 · 1 · 电子测量技术 第3章 时间和频率的测量 · 6 · 电子测量技术 第4章 电压测量 · 8 · 电子测量技术 第5章 信号源 · 10 · 电子测量技术 第6章 时域测量 · 11 · 电子测量技术 第7章 频谱分析仪 · 22 · 电子测量技术 第8章 数据域测量 电子测量技术 第9章 测量自动化 R1 R2 R3 a b R E A V R E V A R1 R2 Rx RS f1 f2 1/n PD LPF VCO 1/m f1 f4 PD LPF VCO M (-) f2 f3 F2 M (-) F1 a b T t 0 0 V1 t V2 (B) 0 0 t1 t2 t3 t4 t V (A) t1 t2 t3 t4 t V