电子测量技术基础课后习题答案2-8章张永瑞(第二版)

习题一

1.1解释名词：①测量；②电子测量。

答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。在这个过

程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较,

从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表

示测量结果。从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是

电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值

的测量。

1.2叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个

测量实例。

答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的

方法。如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电

流。

间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得

到被测量量值的测量方法。如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率尸,

可以通过直接测量电压U,电流/,而后根据函数关系尸=",经过

计算，间接获得电阻消耗的功耗P;用伏安法测量电阻。

组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测

试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并

求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。例如，电阻器

电阻温度系数的测量。

1.3解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实

例。

答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移（偏

差）表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。例如使用万用

表测量电压、电流等。

零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示

被测量与标准量相等（平衡），从而获得被测量从而获得被测量。如

利用惠斯登电桥测量电阻。

微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量

值。如用微差法测量直流稳压源的稳定度。

1.4叙述电子测量的主要内容。

答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功

率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相

位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，

阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：

放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。

1.5列举电子测量的主要特点

答：（1）测量频率范围宽；（2）测试动态范围广；（3）测量的准

确度高；（4）测量速度快；（5）易于实现遥测和长期不间断的测量；

（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能化；（7）影响因

素众多，误差处理复杂。

1.6选择测量方法时主要考虑的因素有哪些？

答：在选择测量方法时，要综合考虑下列主要因素：①被测量

本身的特性；②所要求的测量准确度；③测量环境；④现有测量

设备等。

1.7设某待测量的真值为土10.00,用不同的方法和仪器得到

下列三组测量数据。试用精密度、正确度和准确度说明三组测量结果

的特点：

①10.10,10.07,10.12,10.06,10.07,10.12,10.11,10.08,10.09,

10.11；

②9.59,9.71,10.68,10.42,10.33,9.60,9.80,10.21,9.98,

10.38；

③10.05,10.04,9.98,9.99,10.00,10.02,10.01,999,9.97,

9.99o

答：①精密欠正确；②准确度低；③准确度高。

1.8SX1842数字电压表数码显示最大数为19999,最小一档量

程为20mV,问该电压表的最高分辨率是多少？

解：20mV/l9999=0.001mV=luV

1.9SR46示波器垂直系统最高灵敏度为50uV/div,若输入电

压为120uV,则示波器荧光屏上光点偏移原位多少格？

解：120/50=2.4格

1.10某待测电路如题1.10图所示。

（1）计算负载&上电压U。的值（理论值）。

（2）如分别用输入电阻R、,为120kO.和10MQ的晶体管万用表

和数字电压表测量端电压U。，忽略其他误差，示值U。各为多少?

（3）比较两个电压表测量结

X

电

M

果的示值相对误差心［心=（。一压

HV

T表

UJ/qxlOO%]

30

解：(l)u0=后济x5=2”

(2)R外i=30〃120=24KQ

U»=24x5=2.22%题1.10图

"30+24

R外2=30〃10000=29.91K。

2991

U.=———x5=2.496/

a30+29.91

“'一%X100%=2,22—2.5义]。。％=_1

⑶&=126%

J2.22

=U二U§.*]oo%=2.496—2.5乂100%=-Q.16%

52.496

1.11已知某热敏电阻随温度变化的规律为与=&•*"-"",其中

Ro、及分别为热力学温度为7o=3OOK和T时的阻值,

3为材料系数。已测得①方=290K,R=14.12kQ,②丁2=320匕

火2=5.35kg。求及o和及

5（---）

解：14.12=7?0e29。3。。（］）

«（---）

5.35=4产32°300（2）

联立（1）、（2）解得：

B=3003Ro=lO.O5KQ

1.12试设计一个测量方案，测量某放大器的直流输出电阻（阻值

估计在30kQ左右）。

3

解：设计如右图所示，为减少测量误

差采用

数字电压表测量，且Ri、R2都在30K。

右，

可忽略电压表接入对输出电压的影响,

有:

5=盒E

所以.「m）

1.13选择测量仪器时，通常要根据被测量的大致大小选择合适

的测量量程。例如仍采用题1.10所示的测量电路，现分别用MF—20

晶体管电压表的6V档和30V档测量负载&上电阻U。,已知电压表

的电压灵敏度为20kQ/V（由此司算出各档量程电压表输入电阻火v=

电压灵敏度x量程），准确度等级为2.5级（准确度等级s表示仪表的满

度相对误差不超过s%,即最大绝对误差为AX,”=±S%Y,。试分别计

算两个量程下的绝对误差和相对误差。

解：6V档时:

Rvi=120KQR外i=30//120=24K。

Axn=Uxi-A=2.222-2.5=-0.278VAxI2=±2.5%

X6=±0.15V

4

M=|AX]J+1M21=0482-

y=^-xl00%=-^^xl00%=17%

A2.5

30V档时：

Rv2=30X20=600KQR外2=30//600=28.57KQ

rr28.57

U~--------------x5—2.244V

xr2730+28.57

Ax2/==2.244-2.5=-0.06VA%22=±2.5%X30=

±0.75V

△M=0-81V

些xioo%=32.4%

22.5

1.14比较测量和计量的类同和区别。

答：测量是把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被

测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结

果。

计量是利用技术•阳法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测

量。

计量可看作测量的特殊形式，在计量过程中，认为所使用的量具

和仪器是标准的，用它们来校准、检定受检量具和仪器设备，以衡量

和保证使用受检量具仪器进行测量时所获得测量结果的可靠性。因

此，计量又是测量的基础和依据。

1.15解释名词：①计量基准；②主基准；③副基准；④工

5

作基准。

答：①用当代最先进的科学技术和工艺水平，以最高的准确度

和稳定性建立起来的专门用以规定、保持和复现物理量计量单位的特

殊量具或仪器装置等。

②主基准也称作原始基准，是用来复现和保存计量单位，具有

现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具，经国家鉴定批准，

作为统一全国计量单位量值的最高依据。因此，主基准也叫国家基准。

③副基准：通过直接或间接与国家基准比对，确定其量值并经

国家鉴定批准的计量器具。其地位仅次于国家基准，平时用来代替国

家基准使用或验证国家基准的变化。

④工作基准：经与主基准或副基准校准或比对，并经国家鉴定

批准，实际用以检定下属计量标准的计量器具。

1.16说明检定、比对、校准的含义。各类测量仪器为什么要定

期进行检定和比对。

答：检定：是用高一等级准确度的计量器具对低一等级的计量器

具进行比较，以达到全面评定被检计量器具的计量性能是否合格的目

的。

比对：在规定条件下，对相同准确度等级的同类基准、标准或工

作计量器具之间的量值进行比较，其目的是考核量值的一致性。

校准：校准是指被校的计量器具与高一等级的计量标准相比较，

以确定被校计量器具的示值误差的全部工作。一般而言，检定要比校

准包括更广泛的内容。

6

通过对各级基准、标准及计量器检定、比对和校准以保证日常工

作中所使用的测量仪器、量具的量值统一。

7

习题二

2.1解释下列名词术语的含义：真值、实际值、标称值、示值、

测量误差、修正值。

答：真值：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数

值。

指定值：由国家设立尽可能维持不变的实物标准（或基准），以法

令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指定值。

实际值：实际测量时，在每一级的比较中，都以上一级标准所体

现的值当作准确无误的值，通常称为实际值，也叫作相对真值。

标称值：测量器具上标定的数值。

示值：测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值。

测量误差：测量仪器仪表的测得值与被测量真值之间的差异。

修正值：与绝对误差绝对值相等但符号相反的值。

2.2什么是等精度测量？什么是不等精度测量？

答：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行的多次测量

过程称作等精度测量。

如果在同一被测量的多次重复测量中，不是所有测量条件都维持

不变，这样的测量称为非等精度测量或不等精度测量。

2.3按照表示方法的不同，测量误差分成哪几类？

答：1、绝对误差：定义为：Ax=x-A0

2、相对误差

8

(1)实际相对误差：7^=—X100%

'A

Ar

(2)示值相对误差：人=一xlOO%

X

Ar

(3)满度相对误差：rn=--xlOO%

X,”

(4)分贝误差:Gr=201g4,(dB)

2.4说明系统误差、随机误差和粗差的主要特点。

答：系统误差的主要特点是：只要测量条件不变，误差即为确切

的数值，用多次测量取平均值的办法不能改变或消除系差，而当条件

改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。

随机误差的特点是：①有界性；②对称性；③抵偿性。

粗差的主要特点是：测得值明显地偏离实际。

2.5有两个电容器，其中Ci=2000±40pF,C2=470pF±5%,问

哪个电容器的误差大些？为什么？

解：「土+xl00%=±2%因为口〈功，所以C2的误差大些。

2.6某电阻衰减器，衰减量为20±0.1-6,若输入端电压为1

OOOmV,输出端电压等于多少？

解：由：G、=201g---20得：u()=Uj/10=l00mV

"o

取=01)/8.69=±0.1/8.69=±1.2%Au0—rxxu0=±1.2

%xl00=±1.2mV

输出端电压为：100mV±1.2mV

2.7用电压表测量电压，测得值为5.42V,改用标准电压表测量

9

示值为5.60V,求前一只电压测量的绝对误差/U,示值相对误差心

和实际相对误差rAo

解:AU=5.42-5.60=-0.18V

rx=-0.18/5.42=-3.32%rA=~

0.18/5.60=-3.21%

2.8标称值为L2kd容许误差±5%的电阻，其实际值范围是多

少？

解：Ax=rxxx=±5%xl20=±60Q实际值范围是：

1200±60Q

2.9现检定一只2.5级量程100V电压表，在50V刻度上标准电

压表读数为48V,问在这一点上电压表是否合格？

解：Axm=±2.5%xl00=±2.5VAx=50-48=2V<2.5V

电压表合格。

2.10现校准一个量程为100mV,表盘为100等分刻度的毫伏

表，测得数据如下:

仪表刻度值0102030405060708090100

(mV)

标准仪表示值0.9.20.30.39.50.60.70.80.89.100

(mV)0924824307.0

绝对误差0.0.-0.-0.0.2-0.-0.-0.0.00.30.0

(mV)0124243

10

修正值c(mV)0.-0.0.20.4-0.0.20.40.30.0-0.0.0

0123

求：①将各校准点的绝对误差/u和修正值c填在表格中；

②10mV刻度点上的示值相对误差人和实际相对误差以；

③确定仪表的准确度等级；

④确定仪表的灵敏度。

解：(2)rx=0.1/10X100%=1%^=0.1/9.9xl00%=1.01%

③因为：Ax,„=-0.4mVrm=-0.4/100=-0.4%

所以：s=0.5、

(4)100/100=1mV

2.11WQ—l型电桥在/=1kHz时测O.lpF〜HOpF电容时，允

许误差为±1.0%x(读数值)±o.oi%x(满量程值)，求该电桥测得值分

别为IpF、10pF、lOOpF时的绝对误差、相对误差。

解：Axm=±0.01%xll0=±0.011pFAx1=±1.0%xl±

0.011=±0.021pF

Ax2=±1.0%xl0±0.011=±0.111pFAr3=±1.0%xl00±

0.011=±1.011pF

O21xl0()%=±2r=±-^Hlxl00%=±l.ll%

1V10

.=L211ioo%=±i.on%

3±100x

2.12如题2.12图所示，用内阻为Av的电压表测量Z、3两点

间电压，忽略电源E、电阻及1、火2的误差，求：

①不接电压表时，/、B间实际电压UA；

II

②若Rv=20Kn,由它引入的示值相对误差和实际相对误差各

为多少?

③若Rv=lMQ,由它引入的示值相对误差和实际相对误差又

各为多少?

解：①U-12=9.6修

A5+20

=^-xl2=8T

5+10

艾牝x100%=—20%

8

生2竺、1（）0%=一16.7%

9.6

R外=20〃1000=19.6KO题

2..12图

193

U、=xl2=9.561V

“5+19.3

Q56—96Q56—96

x100%=-0.418%x100%=-0.417%

9.569.6

2.13用准确度s=l.0级，满度值100PA的电流表测电流，求

示值分别为80piA和40|iA时的绝对误差和相对误差。

解：Axi=Ax2=Axm=±1%><100=±IpiA

01=-1/曲=±1/80=±1.25%vxl=X2=±

1/40=±2.5%

2.14某4g位（最大显示数字为19999）数字电压表测电压，该表

2V档的工作误差为±0.025%（示值）±1个字，现测得值分别为

0.0012V和1.9888V,问两种情况下的绝对误差和示值相对误差各为

多少？

12

+0025?

解：Ax,=——x0.0012±lx------=±0.1wr

10019999

±1.003xl0-4

x100%=±8.36%

0.0012

2

必=睛xL9888±1x=±o.6wr

19999

±5.972x107

x100%=±0.03%

1.9888

2.15伏一安法测电阻的两种电路示于题2.15图(a)、(b),图中A

为电流表，内阻EA,V为电压表，内阻Av,求：

①两种测量电路中，由于火A、火v的影响，只。的绝对误差

和相对误差各为多少?

②比较两种测量结果，指出两种电路各自适用的范围。

题2.15图

解：(a)R=R\RlR；

x的“=心1凡=

凡+凡段+《

y—__-1xa—_____________

"又1+8/为口<0测得值偏小，Rv>>Rr时，i很小。

(b)Rxb=Rx+RA△R.tb=RArb=R.A/Rx

地>0测得值偏大,RA«RX时,rb很小。

2.16被测电压8V左右，现有两只电压表，一只量程0〜10V,

13

准确度S1=1.5,另一种量程。〜50V,准确度s2=1.0级，问选用哪

一只电压表测量结果较为准确？

解：Axi=Axmi=rmiXxmi=±1.5%xl0=±0.15V

ri=Axl/x1=±0.15/8=±1.88%

x

AX2=Axm2=rm2xm2=±1.0%x50=±0.5V

「2=&2仅2=±0.5/8=±6.25%

ri<r2,选用准确度si=1.5电压表测量结果较为准确。

2.17利用微差法测量一个10V电源,使用9V标称相对误差±0.1

%的稳压源和一只准确度为s的电压表，如题2.17图所示。要求测量

误差/U/US±0.5%,问s=?

1Q

解：=±(l+i|5%l+T+?|0J%l)

1O

=±(方卜％什中

依题意得：%+箸）%W±0.5%题

2.17图

所以：sW4.1选用2.5级的电压表。

2.18题2.18图为普通万用表电阻档示意图，Ri称为中值电阻,

Rx为待测电阻，E为表内电压源（干电池）。试分析，当指针在什么位

置时，测量电阻的误差最小？

解：因为：/=普-----0~巳岩一］

X表头风

14十£

--------LAJ—

则：R,=JR,

I'

Rx的绝对误差为：AR=^M=~^M

Rx的相对对误差为：也=丁一。题

R81火厂/£

2.18图

令.3:反八__(2/4-E)E

△7=0

81R

•{x7

得：/=条=;/"

Z.KjZ

即指针在中央位置时，测量电阻的误差最小。

2.19两只电阻分别为R/=20Q±2%,&=(100±0.4)Q,求：两

电阻串联及并联两种接法时的总电阻和相对误差。

解：串联时：相对误差：

瓜=±(——1/^1+—勺—k|)

.+&R\+R22

20

=±(x2%H-=±0.66%

20+10020+100100

AR串=120义0.66%=0.8。总电阻：120±0.8。

并联时：颂产"喂我J"邵+”煞2炉黑

RR/.R,R：

_________1N•y—|—N।•尸

(a+&)2E区+H)2X

_A/?并_&7?,

7并一_nnIn%+R+R%

1\.4CJtkjIJ(V2J(V|IJLV2

符号有正有负时:

=±［年町陶+白

15

20

x2%4x

20+100100J

=±1.77%

R并=20〃100=16.7QAR^=±16.7xl.77%=±0.3Q

并联时的总电阻为：16.7Q±0.3Q

2.20用一只量程为5V,准确度s=1.5级电压表测量题2.20图

中a、b点电位分别为和U“=4.26V,必=4.19V,

忽略电压表的负载效应，求：

①Ua、5绝对误差、相对误差各为多少？

②利用Uab=Ua-Ub公式计算，则电压Uab的绝对误差和相对

误差各为多少？

角轧：△Ua=AUb=AUnl=±S%,Um

=±1.5%x5=0.075V

Uab=4.26-4.19=0.07V

426419

r=±(—1.76%+—1.79%)

a0.070.07

=±214.26%

AUab=rabxUab=±214.26%x0.07=±0.15V题

2.20图

2.21用电桥法测电阻时，利用公式RX=R「R3/R2，已知RI=

100Q,ARi=±0.1Q,R3=100Q,AR3=±0.1Q,R2=1000Q,AR2=

±0.1Qo求：测得值Rx的相对误差。

解：rRi=±0.1/100=±0.1%rR3=±0.1%rR2=±l/1000=

16

±0.1%

分=±(|喇+|加|+|力|)=±(0.1%+。1%+0.1%)=±0.3%

2.22电阻上消耗的电能W=u2/R-t,已知ru=±l%,*=±0.5%,

求rwo

解：酩=±q2bl+用+以|)=±(2xl%+l.5%+0.5%)=±4%

2.23金属导体的电导率可用o=4L/7rd2R公式计算，式中L(cm)、

d(cm)、R(Q)分别为导线的长度、直径和电阻值，试分析在什么条件

下。的误差最小，对哪个参数的测量准确度要求最高。

2L

解：A<y——(—二—ALAd-—^-7AT?)

d-Rd'Rd2R2

ACTAL_AdAT?

——=——2—————=r.—2nr.—r

O-LdRLdR

当江=2rd+rR时，Ao/onO最小。导体的直径参数d的测量

准确度要求最高。

2.24电桥测一个50mH左右的电感，由于随机误差的影响，使

电感的测量值在Lo±0.8mH的范围内变化。若希望测量值的不确定度

范围减小到0.3mH以内，仍使用该电桥，问可采用什么办法。

解：采用对照法进行测量，第一次测量电桥平衡时有：

ycoZo-Rs=jcoLs^Rq则：L。—£5「风/R-3

%i=±(hd+Lsil+LI)

若％4H41=匕3H4则：甘1=±3囚

第二次测量时，交换与上的位置，电桥平衡时有：

17

则：R4比较两个

ja)Lo-R4—jCDLs2'^3A0=ZS2-R3/Lo

的表达式有:

Lo=dLJS2则：0》2=±(；|4|十^|£』)

若I4HhH4贝九〜也=±闫

所以：％2=卜,产±027

2.25题2.25图中，用50V量程交流电压表通过测量■、上获

得。值，现5=5=40V,若允许。的误——।-----

差±2%,问电压表的准确度应为几级？I\彳

220V<>---------------U

解：△Ui=AU2=±s%xUm=±s%x50=0.5sP勺

____I匕

rui=ru2=±0.5s/40=±1.25s%I

4040

尸士(年行党+布而脸|)=±L25s%

依题意得：±1.25s%=±2%

解得：s=1.6所以，选用1.5级的电压表。

题2.25图

2.26用示波器测量题2.26图所示调幅波的调幅系数

M=^xl00%,已知A、B测量误差

A+B

±10%,问调幅系数误差为多少？

解：\M=—2B—M.-2A,AS

(A+B)2(A+B)2

2AB2AB

5不于「厂不了国

18

当A、B有正有负时…=±丹闻

题2.26

图

2.27用数字电压表测得一组电压值如下表:

nXinXinXi

120.42620.431120.42

220.43720.391220.41

320.40820.301320.39

420.43920.401420.39

520.421020.431520.40

判断有无坏值，写出测量报告值。

解：（1）用公式亍=工£>,求算术平均值。

n,

115

x=—^(20.42+20.43+...+20.40)=20.404

15,=1

(2)歹(J出Vi和Vi?如表2.27—1

表2.27—1

nViVi2nViVi2nViVi2

19

10.010.000260.020.000610.010.0002

265676761656

30.020.00068-0.00.000110.000.0000

4676914962636

5-0.00.00001-0.10.01081-0.00.0001

04160041631496

0.020.0006-0.00.00001-0.00.0001

676041641496

0.010.00020.020.00061-0.00.0000

65667651416

3o=0.098

从表2.27中可以看出，剩余残差最大的第8个测量数据，其值

为：

|V8|=|-0.10|=0.10>3O-,n8为坏值应剔除。

(4)剔除胴后的算术平均值

xz=20.414

(5)重新列出H和1如表2.27—2

表2.27—2

Vi2Vi2Vi2

nVjnVinVi

10.000.000060.010.000210.000.0000

263676560636

30.010.0002-0.020.00051-0.000.0000

20

465684761416

5-0.010.000191-0.020.0005

496-0.010.00012476

0.010.00024961-0.020.0005

6560.010.00023476

0.000.00006561-0.010.0001

6364496

（6）剔除*后的标准差的估计值

。心0.01633（T^0.0489

（7）剔除■后无坏值

U=b/品=0.0163/V14=0.004363crx=0.01308

因此用数字电压表测得结果为：20.414±0.013

2.28按照舍入法则，对下列数据处理，使其各保留三位有效数

字：

86.3724,8.9145,3.1750,0.003125,59450

解：86.3724=86.48.9145=8.91

3.1750=3.18

0.003125=0.0031259450=594x1（）2

2.29按照有效数字的运算法则,计算下列各结果:

①1.0713x3.2=3.42②1.0713x3.20=3.43

⑧40.313x4.52=182.2④51.4x3.7=190

21

⑤56.09+4.6532=60.74⑥70.4-0.453=70.0

2.30某电压放大器，测得输入端电压Ui=1.0mV,输出端电压

€/o=1200mV,两者相对误差均为±2%,求放大器增益的分贝误差。

解：G=±(BJ+|“)=±(2%+2%)=±4%

rdB=201g(1+4%)=±(20x0.017)=±0.34dB

22

习题三

3.1如何按信号频段和信号波形对测量用信号源进行分类?

答：按信号频段的划分，如下表所示：

名称频率范围主要应用领

域

超低频信号发器30kHz以下电声学、声纳

低频信号发生器30kHz〜300kHz电报通讯

视频信号发生器300kHz〜6MHz无线电广播

高频信号发生器6MHz〜30MHz广播、电报

甚高频信号发生30MHz〜300MHz电视、调频广播、导

器300MHz〜3000MHz航

超高频信号发生雷达、导航、气象

器

按输出信号波形分类:

可分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦信号发生器

又可包括：脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数

字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。

3.2正弦信号发生器的主要性能指标有哪些？各自具有什么含

义？

答：正弦信号发生器的主要性能指标及各自具有的含义如下：

(1)频率范围

指信号发生器所产生的信号频率范围。

23

（2）频率准确度

频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输出

信号频率间的偏差，通常用相对误差表示：

△=贪工100%

式中To为度盘或数字显示数值，也称预调值，力是输出正弦信号

频率的实际值。

（3）频率稳定度

其他外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输

出频率相对于预调值变化的大小。按照国家标准，频率稳定度又分为

频率短期稳定度和频率长期稳定度。频率短期稳定度定义为信号发生

器经过规定的预热时间后，信号频率在任意15min内所发生的最大变

化，表示为：

频率长期稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，信号

频率在任意3h内所发生的最大变化，表示为：

预调频率的xX\^+yHz

式中小｝是由厂家确定的性能指标值。

（4）由温度、电源、负载变化而引起的频率变动量

由温度、电源、负载变化等外界因素造成的频率漂移（或变动）即

为影响量。

①温度引起的变动量

24

环境温度每变化1℃所产生的相对频率变化，表示为：预调频率

的XT。"/。。，即

f0加

式中为温度变化值,为为预调值，力为温度改变后的频率值。

②电源引起的频率变动量

供电电源变化±10%所产生的相对频率变化，表示为：XTO-6,

A=（Z-/Q）X10\10-6

f。

③负载变化引起的频率变动量

负载电阻从开路变化到额定值时所引起的相对频率变化，表示

为:x-10-6,即

6

A=（./-./,）X10X10.

式中力为空载时的输出频率，为为额定负载时的输出频率。

（5）非线性失真系数（失真度）

用信号频谱纯度来说明输出信号波形接近正弦波的程度，并用非

线性失真系数r表示：

式中UT为输出信号基波有效值，心、5……5为各次谐波有效值。

Ju：+u；+…+U：

r=婆——--------xlOO%

5

由于5、U3……Un等较171小得多，为了测量上的方便，也用

下面公式定义厂：

25

----FU；

r=:3"xlOO%

依+/+•••+"；

(6)输出阻抗

信号发生器的输出阻抗视其类型不同而异。低频信号发生器电压

输出端的输出阻抗一般600。(或1k。)，功率输出端依输出匹配变

压器的设计而定，通常50。、75。、150。、600。和5k。等档。高

频信号发生器一般仅有50Q或75Q档。

(7)输出电平

输出电平指的是输出信号幅度的有效范围。

(8)调制特性

当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制，当调制信号

由外部加到信号发生器进行调制时，称为外调制。

3.3文氏桥振荡器的振荡原理是什么？

答：是文氏桥振荡器传输函数的幅频特性和相频特性分别为:

N(3)=|N(/3)=1

32+t-^

V1%3)

V(\1

(p\^)=­arctg———―/3

当①=too=l/RC,或/=%=1/2JTRC时，输出信号与输入信号同

相，且此时传输函数模Moo)=N(0).=1/3最大，如果输出信号Uo

后接放大倍数K/=N(g)=3的同相放大器，那么就可以维持。=例

或者尸为=1/2TTRC的正弦振荡，而由于火。网络的选频特性，其他

频率的信号将被抑制。

26

3.4某文氏桥只C振荡器如题3.4图所示，其中火3、火4是热敏

电阻，试确定它们各自应具有什么

愉

出

性质的温度系数。电

压

放入《8A

系

答：R3应具有正性质的温度

数，

L应具有负性质的温度系数。

题3.4

图

3.5差频式振荡器作低频信号发生器振荡源的原理和优点是什

么？

答：差频式振荡器的可变频率振荡器和固定频率振荡器分别

产生可变频率的高频振荡力和固定频率的高频振荡f2,经过混频

器M产生两者差频信号/=力-力。这种方法的主要缺点是电路复杂,

频率准确度、稳定度较差，波形失真较大；最大的优点是容易做到在

整个低频段内频率可连续调节而不用更换波段，输出电平也较均匀，

所以常用在扫频振荡器中。

3.6XD-1型低频信号发生器表头指示分别为2V和5V,当输

出衰减旋钮分别指向下列各位置时，实际输出电压值为多大？

Od10d20d30d40d50dB60d70dB80d90dB

V平款

BBBBBBB

27

X指

示\

倍13.11031.10031610031601043.16x

数6620104

2V20.60.20.00.06.3x12x16.3x12x16.3x1

36320-30-30-40-40-5

5V51.50.50.10.00.0150.000.0015x11.581

858585580-40-4

3.7结合图3.3—11,说明函数信号发生器的工作原理和过程。

欲产生正向锯齿波，图中二极管应如何联接？

答：正向锯齿波充电电压增大的时间长，放电电压减少的时间短,

在R两端并联的二二极管左端为正，右端为负。

『空4『竺〃誓Zt>>t2为正向锯齿波。

aEaE

3.8说明图3.3-14所示XD8B框图中火尸4和衣尸2两个电位器

的功能。

答：RP4调频率，RP2波形选择。

3.9说明图3.4-1高频信号发生器各单元的主要作用。

答：振荡器产生高频等幅振荡信号，调频器产生高频调频信号，

内调制信号振荡器产生低频等幅振荡信号，缓冲放大器放大高频等幅

振荡信号或高频调频信号，同时还起缓冲隔离作用，调制度计显示调

制度计的大小，电子电压表显示缓冲放大器输出电压的大小，步进衰

28

减输出级衰减缓冲放大器输出电压使之满足输入电路对输入电压大

小的要求，电源的作用是为高频信号发生器各单元电路提供合适的工

作电压和电流。

3.10调谐式高频振荡器主要有哪三种类型？振荡频率如何确定

和调节？

答：调谐信号发生器的振荡器通常为振荡器，根据反馈方式,

又可分为变压器反馈式、电感反馈式（也称电感三点式或哈特莱式）及

电容反馈式（也称电容三点式或考毕兹式）三种振荡器形式。

变压器反馈式振荡器的振荡频率：,/。=一^

2兀7LC

1

电感反馈式振荡器的振荡频率：f0=—,---

2兀ML+LJC

电容反馈式振荡器的振荡频率：%=—,1

2

7rNG+G

通常用改变电感L来改变频段，改变电容C进行频段内频率细

调。

3.11题3.11图是简化了的频率合成器框图，力为基准频率，为

为输出频率，试确定两者之间的关系。若/.=lMHz,分频器-〃和

・加中小加可以从1变到10,步长为1,试确定力的频率范围。

题3.11图

29

解：相位锁定时'：力/n=//mfi=f\,m/n

==

当m=1n=10时J6min/i/100.lMHz

当m=10n=1时jSmax=1Q/i=10MHz

3.12解释下列术语：频率合成，相干式频率合成，非相干式频

率合成。

答：频率合成是把一个（或少数儿个）高稳定度频率源式经过加、

减、乘、除及其组合运算，以产生在一定频率范围内，按一定的频率

间隔（或称频率跳步）的一系列离散频率的信号。

相干式频率合成器：只用一个石英晶体产生基准频率，然后通过

分频、倍频等，加入混频器的频率之间是相关的。

非相干式直接合成器：用多个石英晶体产生基准频率，产生混频

的两个基准频率之间相互独立。

3.13说明点频法和扫频法测量网络频率特性的原理和各自特

点。

答：点频法测量网络频率特性的原理就是“逐点”测量幅频特性

或相频特性。

其特点是：原理简单，需要的设备也不复杂。但由于要逐点测量,

操作繁琐费时、并且由于频率离散而不连续，非常容易遗漏掉某些特

性突变点，而这常常是我们在测试和分析电路性能时非常关注的问

题。另外当我们试图改变电路的结构或元件参数时，任何改变都必然

导致重新逐点测量。

30

扫频法测量网络频率特性的原理就是在测试过程中，使信号源输

出信号的频率按特定规律自动连续并且周期性重复，利用检波器将输

出包络检出送到示波器上显示，就得到了被测电路的幅频特性曲线。

其特点是：①可实现网络的频率特性的自动或半自动测量；②

不会出现由于点频法中的频率点离散而遗漏掉细节的问题；③得到

的是被测电路的动态频率特性，更符合被测电路的应用实际。

3.14扫频仪中如何产生扫频信号？如何在示波管荧光屏上获得

网络的幅频特性？

答：实现扫频振荡的方法很多，常用的有磁调电感法、变容二极

管法以及微波波段使用的返波管法、YIG谐振法等。

在磁调电感法中L2、C谐振回路的谐振频率f。为:

/-=___J

°2兀yjLz+C

由电磁学理论可知，带磁芯线圈的电感量与磁芯的导磁系数5

成正比

1/2=口oL

当扫描电流