《电子测量与仪器》陈尚松版的_课后答案

第三章信号发生器思考问题和练习问题已知3.3可变频率振荡器的频率f1=2.49964.5000MHz、固定频率振荡器的频率f2=2.5MHz，如果用f1和f2构成差动式信号发生器，则求出该频率的复盖系数，如果直接用f1构成信号发生器，则该频率的复盖系数为多少解：差动式信号发生器f0=f1-f2因此，输出频率范围为400Hz2.0000MHz频率复盖系数如果信号发生器直接由f1构成，则其频率复盖因子为3.5某高频信号发生器的输出频率f=860MHz，已知该可变电容器的电容器c的变化范围为50pF200pF，如何进行频带分割，以及每个频带的电感应该是多少解答：然后呢所以呢相邻频带的电感值我们可以计算出来3.9 XFG-7高频信号发生器的频率范围为f=100kHz30MHz，分为几个频带？ (由于答案一致，因此设k=2.4)解：然后3.11直接简述数字频率合成原理，利用微处理器设计产生任何波形发生器的方案，探讨如何提高任何波形的频率电脑机器过滤器波浪D/A答：将任意波形的数字量存储在存储器中，通过微处理器以一定的时间间隔读取数据，转换为D/A转换器，滤波电压信号，以相同的转换时间间隔排除1个数据进行转换，即可得到任意的波形发生器。提高任意波形的频率的方法如下所示(1)减少读取时间间隔，采用转换速度快的D/A转换器(2)采用读出时间短的存储器(3)一周期变换的点数减少。3.12某个频率合成器要求如图3.37所示：(1)f0的公式(2)f0的范围(3)最小步长频率。100f3系列fl10kHzN1560至1000LPFPDBPFVCO1f0M(-)f21kNzVCO2f3系列N250006000PD100LPF图3.37问题3.12图解：从图中可以看出(1)所以呢(2)(3)n1和n-2可以共同改变，但是在表达式f0中，由于n-2的系数很小，使得由n-2的改变量1获得的f0的改变最小，即，f0的最小步长频率为frfrLfrHf0f0- frH(b )mVCOpPDLPFN13.13计算下图所示的锁相环的输出频率范围和阶跃频率。frf0(a )VCOnPDLPFmfr1f0(c )1KHzN2720100m ()BPFVCO2PDLPFN2720100VCO1LPF10PDN110001100Iii.ii100kHzfr2图3.38问题3.13图解： (a )因此，步骤(b )因此，步骤(设VCO1的输出频率为f1时，迈步3.15 AD9850 DDS时钟频率fc=125MHz、相位累加器宽度N=32位、频率控制字k=0100000H时，输出频率是多少解：因为k=0100000H，所以A20=1，DDS :第四章：时间频率测量4.3公共计数器测量频率和周期误差，分析减小误差的方法。a :通用计数器测量频率误差：即，1误差和标准频率误差。 一般的总误差是节误差的绝对值合成，即通用计数器测量周期的误差：主要有三个项目。 量化误差、变换误差、标准频率误差。 其合成误差可以用下式计算减少频率测定误差的方法：选择一定时间、选通时间t越长，测定精度越高减少测量误差的方法：1)采用多周期测量可以提高测量精度2 )能够提高标准频率，提高周分辨率3 )在测量过程中尽量提高信噪比Vm/Vn。当使用4.8计数频率计测量频率并将栅极时间(栅极时间)设置为l s时，计数器的值是5400，并且此时的量化误差是多少。当将测量信号乘以四倍并将栅极时间扩大5倍时，此时的量化误差是多少解： (1)量化误差(2)量化误差4.9用一个7位电子计数器测量fx=5MHz的信号频率，当“快门时间”为1s、0.1s、10ms时，尝试计算由1个误差引起的频率测量误差。解：选通时间为1s时，1误差栅极时间为0.1s时，1误差栅极时间为10ms时，1误差4 .以某计数式频率测量频率，得知石英振动频率fc的相对误差为fc/fc=510-8、栅极时间T=1s(测量fx=10MHz时的相对误差(测量fx=10KHz时的相对误差，找到减小测量误差的方法。解：频率测量1误差(1)(2)在相同栅极时间，被测定频率越高，测定频率的相对误差越小，并且石英振动频率误差的影响也越大。以4.11某计数式频率测量周期可知，石英振动频率fc的相对误差为fc/fc=510-8，时序频率为10MHz，周期倍数为100。 计算10s周期测量时的测量误差。解：计数器测量周期误差用4.12个电子计数器测定fx=10Hz的信号频率，在信号的信噪比S/N=20dB时，分别计算将“周期倍数”设为1和100时的变换误差引起的测定误差，研究计算结果。解：由转换误差引起的周误差如下所示因此如果将“周期倍数”设为1如果将“周期倍数”设为100从测周误差可知，如果增大“周期倍增”，则由变换误差引起的测周误差减少。4.13测量作为多周期法的被测量信号的周期，并且如果该被测量信号的重复周期为50Hz，则计数值为100000，内部时标信号的频率为1MHz。 使用与相同周期的倍增相同的时间尺度信号测量其他未知信号时，已知的计数值为15000，求出未知信号的周期吗？解：多周期法是为了测量被测信号的周期所以呢4.14某计数式频率计在频率测量选通时间为1s、测量周期的时倍最大为10000、时间轴的最高频率为10MHz时，求出中场频率。解：频率测量和周一误差测量分别如下，所以呢中期频率测量4.15标称频率f0=1MHz的晶体振荡器时，测量精度要求优于110-6。 以下几个方案中，哪个是正确的，为什么？(1)选择e12型通用计数器(fc/fc110-6 )，将“栅极时间”设为1s。(2)选择e23型通用计数器(fc/fc110-7 )，将“栅极时间”设为1s。(3)选择e23通用计数器(fc/fc110-7 )，将“栅极时间”设为10s。解： (1)频率测量时的误差(2)(3)以上计算结果表明，采用第三方案是正确的。第5章电压测量uo.ot.tuo.ot.tuo.ot.t使用5.3全波平均电子电压计测定图5.70所示的3种不同波形(正弦波、方形波、三角波)的交流电压，将电压计的读取值设为1V(1)各波形、电压表的读数代表什么意思？(2)3种波形的峰值、平均值、有效值分别是多少？(3)根据测量结果，在同一图表上绘制3个波形进行比较。解： (1)对于正弦波，读取值为有效值，对于其他波形，读取值只对间接测量的大小作出反应。图5.70练习题5.3图(2)所以v因为正弦波有效值为1V，峰值为v，平均值为0.901V。方波的有效值为v，峰值为v，平均值为0.901V。三角波有效值为v，峰值为v，平均值为0.901V。三个波形在同一个图表上用5.4示波器观察峰值相等的正弦波、方形波、三角波，当前Up=5V，采用3种不同的检波方式，用以正弦波的有效值为刻度的电压计进行测量，分别求出多少值呢解：可知各波形VP=5V平均值表：正弦波方波三角波峰值表：由于各波形的峰值相同，因此3种波形的读取值全部如下所示有效值表：正弦波：方波：三角波：用5.8 DS-18型5位双积分型数字电压表求出Us=-6.0000V、fc=0.75MHz、计数器满刻度N1=60000、被测定电压Ux=2.5000V时，计数值N2是多少，采样时间Tl和测定时间T2分别是多少解：从双重积分原理可以看出(1)在准备期间，进行定时积分所以呢5.9图5.71描绘了积分器的输出时间波形图(Uo-t )，其中C=1F，R=10k，并且图中的模拟开关的接通时间是0-t1(10ms)S0、S1接通，S2、S3开关断开t1-t3(20ms)S1接通，其他开关断开t3-t4(10ms)S2接通，其他开关断开t4-t5(10ms)S3接通，其他开关断开t5-t6(10ms)S0、S3接通，S1、S2开关断开。a.a-是c.cS0S1S2S30伏10伏5伏r5伏U0151050-5-10-15102030405060t1t2t3t4t5t6t/ms图5.71问题5.9图U0/V图中，假设模拟开关(S0S3)和运算放大器a是理想的设备。解：根据积分器的工作原理，其输出电压与输入电压的关系如下0-t1(10ms):S0、S1导通，S2、S3截止，与a同方向相反方向的输入端短t1-t3(20ms):S1接通，其他开关断开，输入端子电压为0-5V=-5Vvt3-t4(10ms):S2接通，其他开关断开，输入端子电压与10-5V=5V等价t4-t5(10ms):S3接通，其他开关断开，输入端子电压与5-5V=0V等价t5-t6(10ms):S0、S3导通，S1、S2截止输出波形图如下所示5.10图5.73是某三斜式A/D积分器的输出时间波形，设基准电压|Ur|=10V，求出积分器的输入电压的大小和极性。 在本问题中，假设在采样期间与比较期间积分器的时间常数RC相等。10050100t/mso.oUO/VUrUr/27战斗机图5.73问题5.11图解：由输出波形可知，积分器的输入电压为负5.14台DVM，最大计数容量分别为19999； 9999。 前者的最小范围为200mV时，问题：(1)各自是数名DVM(2)第台DVM的分辨率是多少？(3)第台DVM的动作误差为0.02%Ux1字，分别在2V级和20V级测量Ux=1.56V的电压时，误差是多少解： (1)计数容量为19999的DVM为4位半数，计数容量为9999的DVM为4位半数(2)第台DVM的最小范围为200mV，因此DVM显示数据必须为199.99mV，即最小分辨率必须为0.01mV(3)以2 v测量时：1.9999V，因此1个字符的误差为：0.0001V，测量误差为：0. 02 %1. 560. 0001 v=0. 000412 v=0. 41 mv以20V范围测量时： 19.999V，因此1字误差为：0.001V，测量误差为：0.02%1.56 0.001v=0.00112v=1.3mv的双曲馀弦值。5.18图5.72是双积分A/D转换器，其中T1=100ms和T0=100s是已知的(1)刻度系数(2)绘制工作流程图。a.a-是10FK4K1UxVR=6.2V100K图5.74问题5.18图-VR=-6.2V62K62KK3K2c.c-是U0解：方法1 :利用双积分原理，(1)准备期间K4合进行清零，取样期间K1合进行定时积分；比较期间K1将K2合起来进行值积分比例因子如下所示方法2 :利用电荷平衡原理，Q1=Q2、采样期间、比较期间所以呢所以呢工作过程在准备期、采样期和比较期进行，流程图如下5.19DVM，技术说明书的精度为V=0.01%Vx0.01%Vm，在1V范围内分别测量1V和0.1V的