电子测量与智能仪器-总复习

电子测量与智能仪器总复习1......电子测量的内容与特点1、电子测量的内容电子测量是以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为手段，以电量和非电量为测量对象的测量过程。电子测量的内容包括：电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、电功率等）；电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪声及逻辑状态等）；2......电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件的参数等）；导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；特性曲线的显示（幅频特性、相频特性及器件的参数等）。3......误差的概念与表示方法误差就是测量值（或称测得值、测值）与真值之差，可用下式表示误差=测量值-真值注意：真值是一个理想概念，真值虽然是客观存在的，但却又难以获得。对真值的应用通常有以下三种办法：1、真值可由理论给出2、用约定真值代替真值3、由于真值不能 确定，因此“误差”只能是定性的概念。4......误差的性质与分类按照误差的特点和性质，误差可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。随机误差的统计处理1、数学期望等精度测量：在相同条件下，用相同的仪器和方法，由同一测量者以同样细心的程度进行多次测量，称为等精度测量。设对某一被测量x进行测量次数为n的等精度测量，得到的测量值xi(i=1,2,…,n)为随机变量。其算术平均值为式中，称为样本平均值。5......

当测量次数n→∞时，样本平均值的极限称为测量值的数学期望。这里的Ex也称为总体平均值随机误差：系统误差：所以绝对误差：表明：绝对误差等于随机误差和系统误差的代数和6......2、算术平均值原理（1）算术平均值的意义对于有限次测量，当测量次数足够多时则近似认为即

由此可知，当ε=0（且无xk值）时，测量值的数学期望可以视为被测量的相对真值。因此通常把这里经多次等精度测量的算术平均值称为真值的最佳估计值，写为7......（2）剩余误差各次测量值与其算术平均值之差，称为剩余误差（又称残差）。对剩余误差求和

即当n足够大时剩余误差的代数和为0。

利用这一性质可以检验所计算的算术平均值是否正确。8......3、方差与标准差定义：当n→∞时，测量值与期望值之差的平方的统计平均值。将此式开方，取正平方根，得

上式中，σ2称为测量值数列的样本方差，σ称为测量值数列的标准误差或样本标准差，简称标准差。9......

δi取平方的目的是用来描述随机误差的分散程度。求和再平均后，使个别较大的误差在式中占的比例也较大，即标准差对较大的误差反映灵敏，所以它是表征精密度的参数。10......4、随机误差的正态分布概率论中的中心极限定理说明，假设被研究的随机变量可以表示为大量独立的随机变量之和，其中每一个随机变量对于总和只起微小的作用，则可认为这个随机变量服从正态分布，又称高斯分布。11......

在δi影响下，测量数据xi的分布大多服从正态分布，其分布密度可以写成Φ（xi）与xi的曲线如图所示：0ExxiΦ（xi）0uiΦ（ui）σ1<σ2<σ312312......2.3粗大误差

在一定条件下，测量值显著偏离其实际值所对应的误差。

产生原因：主要是表现为读数错误、测量方法错误、仪器有缺陷、电磁干扰及电压跳动等。

粗大误差无规律可循，故必须当作坏值予以剔除。

剔除是要有一定依据的。在不明原因的情况下，首先要判断可疑数据是否是粗大误差。其方法的基本思想是给定一置信概率，确定相应的置信区间，凡超出置信区间的误差就认为是粗大误差。具体检验方法常见的有三种：

一、定义13......2.3.1莱特检验法

这是一种在正态分布情况下判别异常值的方法。假设在一列等精度测量结果中，第i项测量值xi，所对应的残差vi的绝对值＞3s（x）

则该误差为粗差，应剔除不用。式中s(x)是这列数据的标准差估计值。14......2.3.2格拉布斯检验法

格氏检测法是在未知总体标准偏差s(x)的情况下，对正态样本或接近正态样本异常值进行判别的一种方法。（理论与实验证明较好）＞Gs

在一组测量数据中，可疑数据应极少。否则，说明系统工作不正常。

15......2.4.3中位数检验法

中位数检验法是把测量结果按自小到大的顺序排列起来，在所得的数值中居于中间位置的一个值应是最佳估计，称之为中位数。如果有两个值居于中间位置，则它们的平均值为中位数。当数据列中没有粗大误差时，其中位数应与这个数据列的算术平均值十分接近，若差异较大，说明有异常数据，则剔除数列两头数值偏离中位数较大的那个数据，然后再计算算术平均值。16......2.5.2消弱系统误差的典型技术消除或减弱系统误差应从根源上着手。

1.零示法

当检流计G中I=0

待测标准UUxExR1R2G图2.15零示法测电压G必须精度高17......2.替代法（置换法）

直流电桥平衡条件RxGRSR3R1R2E

图2.16替代法测电阻

标准可调可读电阻当RXR2=R1R3G=0

将RSR2=R1R3G=0

则RX=RS

步骤：1.调R3，使G=0，R3不动；

2.调RS，使G=0，RX=RSRS为标准电阻箱可调可读18......3.交换法（对照法）

第一次平衡：WXl1=W1l2第二次平衡：WXl2=W2L1WXl1×WXl2=W1l2×W2l119......4.微差法

条件：当待测量与标准量接近时

B≈XB>>.A

被测电池电压

x=B+A=9+0.1=9.1V测量误差由式（2.44）可求得：

=0.2%+5%(0.1/9)=0.2%+0.05%≈0.2%待测标准（固定）ABx9V0.1VV图2.17微差法测量20......2.6.1测量误差的合成1误差传递公式设若在附近各阶偏导数存在，则可把y展为泰勒级数

(“0”点，表示真值、起始点)21......若用分别表示x1及x2分项的误差，由于的中高阶小量可以略去，则总合的误差为则泰勒级数22......同理，当总合y由m个分项合成时，可得即

绝对误差的传递公式（2.45）这是绝对误差的传递公式。23......例方案1方案2

方案3解：方案1：用公式P＝IU由式（2.45）可得(CU)’=CU’则算得功率的相对误差为P=IU=U2/R=I2R24......方案2：用公式P=U2／R

由式（2.45）可得则求导（1/x

）’=-1/x225......方案3：用公式P＝I2R

由式（2.45）可得则26......

式（2.45）是求绝对误差的公式，在已知各分项误差的相对误差，求总的相对误差是不方便的。实际上只要对式（2.45）稍加变换就可以得到求相对误差的公式．将式（2.45）两端同除以y。，同时考虑y为x1=x10，x2=x20时的函数值f则27......由数学中用对数求导数的方法

用对数求导数

则可求出相对误差

相对误差传递公式

(2.46）28......方案2：用相对误差传递公式

lnP=2lnU-lnR29......若的函数关系为和、差关系时，常先求总合的绝对误差，若函数关系为积、商或乘方、开方关系时，常先求总合的相对误差比较方便。

y=x1+x2-x3用哪种方法求相对误差方便？30......2系统误差的合成：

由误差传递公式，很容易求得确定性系统误差的合成值。由式（2.45）

一般说来各分项误差Δx由系统误差ε及随机误差δ构成，即

（2.47）31......

若测量中各随机误差可以忽略，则总合的系统误差εy可由各分项系统误差合成

（2.48）

若ε1，ε2，…，εm为确定性系统误差，则可由上式直接求出总合的系统误差。对于各分项系统误差不能确定的情况，我们将在后面讨论。32......3.随机误差的合成

式（2.47）已给出

若各分项的系统误差为零，则可求得总合的随机误差为

33......

上式是随机误差的符号，实际随机误差应用方差或标准差表征：比较式（2.48）及式（2.49）可重要结论：

（2.49）确定性误差是按代数形式总合：随机误差是按几何形式总合：34......例：P73，2.26题（自己看作业）35......2.8.1有效数字的处理1有效数字

定义：有效数字，是指在测量数值中，从最左边一位非零数字起到含有误差的那位存疑数为止的所有各位数字。

例1

用10v指针式电压表测得

U=5.64

V三位有效数字

例20.0038KΩ=3.8Ω

两位有效数字65例30.026m两位有效数字

0.0260m三位有效数字36......

最末位有效数字常称存疑数，它主要由仪表所能达到的精度决定。例如用10V量程指针式电压表测得电压5.64V，这是三位有效数字组成的数据，这三位数中前二位是可从刻度上准确读出的，而最后一位是估读的，是含有误差的近似数，常称为存疑数。

存疑数还有一种含义，它可能发生末位的半个单位(±0.5个单位)变化。例如，

5.64±0.0055.6455.63537......有效数字与准确度的关系

数据误差准确到

18.4kΩ±0.1kΩ100Ω18.40kΩ±0.01kΩ10Ω18.400kΩ±0.001kΩ1Ω38......有效数字的位数应取得与不确定度相一致当电压表不确定度为：±0.01v数据应写为

a2.186vb2.18vc2.1v

哪个对？有误差的单位量级应与测量数据相配合

a7900kHzb7.900MHz哪个对？c7900000Hzd7.9MHz√当频率误差为：±1kHz应写为39......2数字的舍入（修约）规则对五入可能带来误差未使尾数为偶数，不便于除尽经典的“四舍五入”的缺点：测量中用：四舍六入五凑偶法则规则小于5舍大于5入等于5取偶5后有数，舍5入15后无数或为零时5前是奇数，舍5入15前是偶数，舍5不进17.995→18.0014.9850→14.983.62456→3.625三例都取4位有效数字40......

3.近似运算规则

在近似数运算中，为了保证最后结果有尽可能高的精度，所有参与运算的数据，在有效数字后可多保留一位数字作为参考数字，或称为安全数字。1)在近似数加减运算时，各运算数据以小数位数最少的数据位数为准，其余各数据可多取一位小数，但最后结果应与小数位数最少的数据小数位相同。例2.24求2643.0＋987.7十4.187＋0.2354=？≈2643.0＋987.7＋4.19＋0.24＝3635.13≈3635.12)在近似数乘除运算时，各运算数据以有效位数最少的数据位数为准，其余各数据要比有效位数最少的数据位数多取一位数字，而最后结果应与有效位数最少的数据位数相同。41......例：求15.13×4.12=?解：15.13×4.12=62.3356≈62.3在近似数平方或开方运算时，平方相当于乘法运算，开方是平方的逆运算，故可按乘除运算处理。在对数运算时，n位有效数字的数据应该用n位对数表，或用n+1位对数表，以免损失精度例：P74，作业P2.32(自己看)42......低频信号发生器

现在一般“低频信号发生器”是指1Hz~1MHz频段，输出波形以正弦波为主，或兼有方波及其他波形的发生器。主振器放大器衰减器输出电压指示(a)波段式

带负载能力弱，只能提供电压输出。1、低频信号发生器的组成原理43......

低频信号发生器中的主振荡器大多都采用文氏桥式振荡器，其特点是频率稳定，易于调节，并且波形失真小和易于稳幅。高频信号发生器

高频信号发生器是指能够供给等幅正弦波和调制波信号的信号发生器，通常分为调幅和调频两种。其工作频率一般在100kHz~35MHz范围内，输出幅度能在较大的范围内调节，并具有输出微弱信号的能力，可以适应测试接收机的需要。44......

脉冲信号发生器

脉冲信号发生器通常是指矩形窄脉冲发生器，它广泛用于测试和校准脉冲设备和宽带设备。1、矩形脉冲的参数U0tUm0.9Um0.1UmδΔU0.5UmτtrtfΔ矩形脉冲的参数重复频率：f占空系数：τ/T脉冲幅度：Um

上冲量：δ脉冲宽度：τ

反冲量：△上升时间：tr

平顶落差：△U下降时间：tf

偏移：E45......函数信号发生器函数信号发生器是一种宽带频率可调的多波形发生器，它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等。根据主振器的性质和特点，我们将函数信号发生器的构成方式分为三种类型：正弦式、脉冲式和三角式。46......

合成信号发生器

采用频率合成技术，可以把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。合成信号源可工作于调制状态，可对输出电平进行调节，也可输出各种波形。它是当前用得最广泛的性能较高的信号源。频率合成的方法很多，但基本上分为两大类，直接合成法和间接合成法。在具体实现中可分为下面三种方法。频率合成的方法直接数字频率合成法（DDS）

间接锁相式合成法（DirectAnalogFrequencySynthesis）（DirectDigitalFrequencySynthesis）直接模拟频率合成法（DAFS）

47......

频率测量方法频率测量方法模拟法计数法频响法比较法电桥法谐振法拍频法差频法示波法李莎育图形法测周期法电容充放电式电子计数式±1×10-8～±1×10-13量级±1×10-2量级48......

电子计数法测频原理1.基本原理

根据频率的定义，若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则该信号的频率为：49......图4.3测频的原理与门ABT1s…………TNTxC1s由图可见：因此实现了测频原理：“定时计数”实质：比较法

重点掌握50......1)、时基（T）电路

时基电路的作用就是提供准确的闸门时间。它一般由高稳定的石英晶体振荡器、分频整形电路和门控（双稳）电路组成。2)、输入电路

由放大整形电路和主门电路组成。作用是将被测的周期信号转换为可计数的窄脉冲。51......3)、计数显示电路

这部分电路的作用，简单地说，就是计数被测周期信号重复的次数，显示被测信号的频率。它一般由计数电路、逻辑控制电路、译码器和显示器组成。4)、控制电路

控制电路的作用是产生各种控制信号，去控制各电路单元的工作，使整机按一定的工作程序完成自动测量的任务。在控制电路的统一指挥下，电子计数器的工作按照“复零一测量—显示”的程序自动地进行。52......

误差分析计算由第二章误差传递公式（2.45）可对式（4.2）求得（4.3）

计数误差时基误差53......1.量化误差——计数误差、±1误差

在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既便在相同的主门开启时间T，计数器所计得的数却不一定相同。可能多1个或少1个的±1误差，这是频率量化时带来的误差故称量化误差，又称脉冲计数误差或±1误差。

ΔN=±1

N=fxT图4.7量化误差3467521834675218T(a)(1)(2)黑门进8个脉冲红门进7个脉冲54......误差合成定理2.闸门时间误差（时基误差、标准时间误差）

闸门时间不准，造成主门启闭时间或长或短，显然要产生测频误差。闸门信号T是由晶振信号分频而得。设晶振频率为fc（周期为Tc），则有

=1×10-7~1×10-10

55......

提高测时分辨率的办法通常有平均法计数器、内插法计数器和游标法计数器等。频率稳定度的定义频率稳定度是指在一定时间间隔内，频率源的频率准确度的变化，所以实际上是频率不稳定度，它表征频率源持续工作在恒定频率上的能力。56......5.3交流电压的测量5.3.1交流电压的表征

交流电压可以用峰值、平均值、有效值、波形系数以及波峰系数来表征。数学定义：均方根值物理定义：能量等效tUUPUPtU峰值平均值直接平均为零；半波均值全波均值tU有效值U57......

应当注意区分峰值Up和振幅值Um，峰值是从零电平开始计算的，而振幅值则以直流分量的电平作参考，它仅仅反映交变部分扰动的幅度。（1）电压平均值（2）全波平均值交流电压绝对值在一个周期内的平均值称为全波平均值（3）半波平均值

当u(t)含有直流分量时，；当u(t)中不含直流分量时，。t00全波平均值t0正半波平均值t负半波平均值通常，在未特别注明时，平均值即指全波平均值而言。图5.9交流电压的峰值u(t)u(t)tt00U0U0Um+（a）（b）－＋＋＋＋＋＋＋－－Up+Up_Um-UPPUm-Um+－峰峰值峰值58......3.有效值

若某一交流电压u（t）在一个周期内通过纯阻负载所产生的热量，与一个直流电压U在同样情况下产生的热量相等，则U的数值即为u(t)的有效值，U和u(t)的数学关系为（5.10）

实际中，有效值是最广泛应用的参数。例如，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。有效值获得广泛应用的原因，一方面是它直接反应出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，则是它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。

59......4.波形因数

交流电压的波形因数的定义为该电压的有效值与平均值之比，即（5.11）

5.波峰因数

交流电压的波峰因数的定义为该电压的峰值与其有效值之比，即

（5.12）

正弦波三角波方波波形因数KF1.111.151波峰因数KP160......

交流电压的测量

在实际应用中，交流电压大多采用电子电压表来测量，它通过AC/DC变换器将交流电压转换成直流电压。这里，变换器实际上就是检波器。按检波器的响应特性可分为：均值、峰值和有效值三种。交流电压直流电压均值、峰值和有效值AC/DC

电子电压表按电路的组成形式又可分为三种类型：放大—检波式，检波—放大式和外差式。61......1.均值电压表

1)均值电压表的组成

均值电压表是放大—检波式电子电压表，简称均值表。阻抗变换器可变量程衰减器宽带放大器平均值检波器微安表u(t)图5.11均值电压表的一般组成mV量级20Hz～10MHz均值表视频毫伏表放大―检波式62......2)均值检波器

ui(t)CVD1VD2ui(t)VD1VD2VD3VD4UttUPU

微安表两端并电容，用来滤掉整流后的交流成分，并可避免它在电表动圈上的损耗。63......下面以图C为例，讨论均值检波器的工作特性

设被测电压为ui(t)，电表内阻为rm，VD1~VD4的正反向电阻分别为Rd和Rr对于全波均值检波器：

流过电表的平均电流

与被测电压的平均值成正比，而与波形无关。

可见，全波均值检波器响应被测电压的均值。64......

灵敏度是平均值检波器的一个重要参数，其定义为：对于全波均值检波器，可以推出

提高灵敏度，就应减小Rd和rm的值，为提高输入阻抗检波前要加放大器全波均值检波器的输入阻抗为：65......3）、刻度特性

由于正弦波及有效值的实际意义，电压表的读数α都用正弦有效值进行定度，即

角标“～”表示正弦波

式中，α为平均值电压表的指示值；K为定度系数，或称为刻度系数；为被测电压的均值。这里为何等于1.11？对正弦波正好是其波形因数KF

证明：

见P160

表5.1：KF=1.11因此,均值电压表测的平均值,读数是正弦波有效值正弦波UP

=U66......

对于非正弦波，KF

≠1.11，直接读数无物理意义，要通过换算求得有效值。例5.l用平均值电压表测量一个三角波电压，读得测量值为

10V，试求有效值为多少伏？解:对于均值表，读数（5.17）先求出均值，再通过KF换算成有效值。三角波的均值为

查P160

表5.1，得三角波KF=1.15，故被测三角波的有效值为67......4)波形误差

因读数是按标准无失真正弦波有效值定度的，而实际正弦波和非正弦波则会有误差。定义：读数与实际有效值之间的相对误差为波形误差

（5.20）用均值电压表测量非正弦波电压时，其读数应作修正。

将式（5.20）代入上式，则有

求例5.1中波形误差：三角波KF=1.1568......2.峰值电压表

峰值电压表的工作频率范围宽、输入阻抗较高，有较高的灵敏度，但存在非线性失真。1)峰值电压表组成

峰值电压表，简称峰值表，属检波―放大式电子电压表，又称为超高频毫伏表。它由峰值检波器（置于机箱外探头中）、分压器、直流放大器和微安表等组成（置于电压表机箱中），如图5.13所示。图5.13峰值电压表峰值检波器直流放大器分压器电压表机箱探头69......2)峰值检波器Rsu(t)VDRLC+图5.14峰值检波器充放u(t)uctT最后输出的平均电压迫近峰值

条件：70......3)刻度特性

峰值电压表响应被测电压的峰值UP，读数α（峰值表的指示值）为

K——定度系数，对正弦波读数α就是有效值非正弦波读数α无物理意义，要通过：

求出峰值，再由峰值因数KP求出有效值U71......例5.2用峰值电压表测量一个三角波电压，读得测量值为10V，试求有效值为多少伏？解：对于峰值表，读数乘以得出被测电压的峰值因此，三角波的峰值为由表5.1查得三角波故被测三角波的有效值为72......4)波形误差

由于峰值电压表的读数没有直接的物理意义，测量非正弦波时，如果不进行换算，将产生波形误差。其定义为

（5.28）即（5.29）

对于例5.2

可见，用峰值表测量失真的正弦电压或非正弦电压时，若将读数当成输入电压的有效值，就会产生波形误差。而且，峰值电压表的波形失真较大。73......3.有效值电压表

以上均值表、峰值表测的不是有效值，只是按有效值读数，故实为伪有效值。而有效值电压表，直接获得有效值，是真有效值表。原理有效值的物理定义----热电偶式有效值的数学定义----计算式1)热电偶式：

不同金属界面逸出功不同，冷、热端形成电位差电势E=kU2

电势正比输入功率，可作微波功率计。如何直接测电压？铁康铜热电偶真空管u(t)RIμAE74......表5.2三种电子电压表主要特性比较电压表组成原理主要适用场合实测读数α读数α的物理意义对正弦波非正弦波均值放大-均检低频信号视频信号有效值U峰值峰检-放大高频信号峰值UP0.707UP有效值UU=UP/KP有效值热电偶式计算式非正弦信号有效值UU真有效值U均值

1.11U=KF

例（P216）5.3（自己看作业本）75......

数字电压表的主要工作特性1.测量范围1）量程---借助于分压器和输入放大器来实现量程分基本量程-----不经衰减和放大的量程，误差最小手动量程-----手控换的量程,例:200mV,2V,20V,200V自动量程-----程序控制的量程2)位数显示位数：通常为3½位～8½位。判定数字仪表的位数有两条原则：①

能显示从0～9所有数字的位是整数值；76......②

分数位的数值是以最大显示值中最高位数字为分子，用满量程时最高位数字做分母。例如，1999≈2000，31/2三位半

39999≈40000，43/4四又四分之三位499999≈500000，54/5五又五分之四位3)超量程能力在临界量程处，不会降低精度和分辨力。10V档：9.999V（只能显示0.006）100V档：

99.99V（只能显示10.00）测量：10.006V溢出1丢失677......2.分辨率

分辨率是数字电压表能够显示的被测电压的最小变化值，也就是使显示器末位跳一个字所需的输入电压值。

在最小量程上，数字电压表具有最高的分辨率，常把最高分辨率作为数字电压表的分辨率指标分辨率可以用量程除以最大显示值来求取。例：DVM，2V量程的分辨率为2V/1000V=1mV。

应当指出，DVM的分辨率（或分辨力）不同于准确度。分辨率与准确度属于两个不同的概念。前者表征仪表的“灵敏性”，即对微小电压的“识别”能力；后者反映测量的“准确性”，即测量结果与真值的一致程度。78......3.最大允许误差与不确定度最大允许的绝对误差ΔU表示为：ΔU=±(a％Ux十b％Um)满度误差决定量化误差、内部噪声读数误差决定转换系数、非线性式中，Ux——被测电压的指示值（读数）；

Um——电压表的量程值；

a——误差的相对项系数；

b——误差的固定项系数。79......

由于满度误差不随计数变化而改变，因此也可用“n个字”来表示，即ΔU=±(a％Ux十n字）

有的厂家还给出等形式。式中，ppm是英文百万分之一的缩写。ΔU=±(appmUx十bppmUm）例：DS-14基本量程5V，44/5位ΔU=±(0.006％Ux十0.002％Um)=±(0.00006Ux十0.00002*5)=±(60*10-6Ux+0.0001V)=±(60ppmUx十1个字)

4.9999V

末位跳1个字100μV80......5.6.1逐次逼近比较式A/D转换器

逐次逼近式A/D转换器的基本思想是用被测电压和一可变的已知电压（基准电压）进行比较，直至达到平衡，测出被测电压。

所谓逐次逼近比较，就是将基准电压分成若干基准码，未知电压按指令与最大的一个码（通过D/A转换）进行比较，逐次减小，比较时大者弃，小者留，直至逼近被测电压。1.物理思想：对分搜索图5.45天平示意图8盘1未知重量Wx盘2指示标尺214砝码图5.46对分搜索过程示意图0弃弃留留110846W81......2.电路实现：（与天平秤对应）0110弃弃留留846UQ2Q0Q1Q3UoUx+－+Go启动复位置位D/ASAR1闭0开Q3Q2Q1Q0URCPΔU=UX—U010置位复位1000010001110110011082......

余数循环比较式A/D转换器

能否不要很多位（如只有1位），逐次比较一遍，将相差的余数(剩余误差)存下来，放大10倍再又比较一遍，又将余数存下来，放大后又再比较一遍，这样反复循环下去，则可以用较少的位数实现非常精确的逼近。这就是下面介绍的余数循环式A/D。123S1S2C1C2uiS/H2u22A2D/A±usCS/H11u1A1+_uD+_ui'极性检测及控制电路图5.50余数循环比较式A/D原理图83......序号输入电压或数存储电压(V)极性判别数据判别8421D/A输出余数电压(V)余数存储电压(V)1+7.9053+01117+0.9053+9.05329.053+100190.0530.5330.53+000000.535.345.3+010150.33.053+0011300自己看例题（P217，5.13）84......数字多用表

数字多用表DMM(DigitalMultiMeter)是具有测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流及电阻等多种功能的数字测量仪器。直流数字电压表AC－DCI－VDCΩ－VDCUmIxRxU∽图5.55数字多用表方框图85......

电压测量的干扰及其抑制技术1.影响电压测量精度的因素1)随机性干扰---热噪声、电磁干扰等2)确定性干扰---串模、共模干扰等图5.65数字电压表的串模干扰和共模干扰意图UxUnHLDVMUxUcmHLDVM(a)(b)(a)串模干扰(b)共模干扰86......1.示波器是一种基本的、应用最广泛的时域测量仪器。

示波器的分类当前常用的示波器从技术原理上可分为：

（1）模拟式——通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前最通用的示波器）。（2）数字式——数字存储示波器（采用A/D、DSP等技术实现的数字化示波器）。（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。（2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。更高档的有1GHz～2GHz以上。

从性能上，按示波器的带宽可分为：

87......

示波器的组成Y（垂直）通道：由探头、衰减器、前置放大器、延迟线和输出放大器组成，主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测量灵敏度。X（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。显示屏：主要由阴极射线管组成，常以CRT(CathodeRayTube)表示，通常称为示波管。Y(垂直)通道X(水平)通道电源图6.2示波器的基本组成显示屏88......

示波管示波管属于电真空器件，又称为阴极射线管（CRT）。蓝色：电力线红色：等位面89......1、电子枪

电子枪的作用是发射电子并形成强度可控制的很细的电子束。它由以下几部分组成：

1.灯丝F——在交流低压(如6.3V)下使钨丝烧热,用于加热阴极。3.第一栅极G1——调节G1的电位可以调节示波器的亮度，常置于示波器面板上供使用。

当控制信号加于G1，其亮度可随之改变，则可以传递信息，称为示波器的Z轴电路。6.第二阳极A2——是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与A1构成电子透镜。

7.第三阳极A3——具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称后加速阳极。2.阴极K——是一个表面涂有氧化钡（其逸出功小，内部自由电子容易逸出）的金属

4.第二栅极G2——隔离开G1和A1，以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。5.第一阳极A1——与第二阳极A2构成一个电子透镜，对电子束起聚焦作用。

90......2.扫描发生器环（时基电路）作用：产生由触发脉冲启动的扫描锯齿波信号。是示波器发展史上的一个重大进步。它使示波器实现了既可连续扫描，又可触发扫描，且不管哪种扫描都可以与外加信号自动同步，而不必麻烦地调节Tn=nTs来同步。扫描门图6.28扫描发生器环的组成模拟闭环自动控制电路91......

通用示波器的应用1.通用示波器的主要技术指标

1)、带宽、上升时间Y通道的频带宽度(Bw)

2)、扫描速度

扫描速度反映示波器在水平方向展开信号的能力。扫描速度是光点的水平移动速度，单位是s/cm，或s/div。div(格)一般为1cm。3)、偏转灵敏度

偏转灵敏度Dy反映示波器观察微弱信号的能力。单位为mV/cm或V/div。4)、输入阻抗示波器输入阻抗一般可等效为电阻和电容并联。92......5)、扫描方式

示波器扫描方式可分为连续和触发扫描两种，此外还有双时基扫描。主要有延迟扫描、组合扫描、交替扫描等，但此时示波器中要有两套扫描系统。

6)触发特性

为了将被测信号稳定地显示在屏幕上，扫描电压必须在一定的触发脉冲作用下产生。2.通用示波器的选用原则

选用示波器的主要依据是上述各项技术性能指标，但最主要的是带宽。作业（P279）6.1自己看93......

阻抗元件R、L、C的基本