电子测量与仪器宋悦孝习题答案

每节课后习题参考答案任务1-1电子测量概述试一试1.电子测量分为（广义）和（狭义）。2.电子测量技术研究电子测量的（原理）、（方法）、（技术）以及测量仪器的（设计）、（生产）、（应用），并涉及测量数据的（处理）与（表示）。3.按测量信号的性质，电子测量可分为（时域）测量、（频域）测量、（调制域）测量、（数据域）测量和（随机量）测量。4.按测量方式分类，电子测量可分为（直接）测量、（间接）测量和（组合）测量。5.一个完整的测量结果应包含（数值）和（单位）两部分。断一断1.直接测量值32.1是有效测量值。×（直接测量值需带单位，32.1无单位，无效）2.测量交流放大器的放大倍数不属于电子测量的范畴。×（交流放大器放大倍数属于电子测量中“电子设备性能参量”测量）3.用水银体温计测量体温不属于电子测量。√（水银体温计为机械测量，不涉及电子技术或电参量）4.用伏安法测量电阻属于间接测量。√（伏安法通过测电压、电流间接计算电阻，符合间接测量定义）练一练（调研分析，简明）1.举例说明电子测量的实际应用（注明测量对象、所用仪器、测量原理和测量结果表示）。例：①手机充电电压测量（对象：充电电压；仪器：数字电压表；原理：直接测量；表示：5V±0.1V）；②家电功率测量（对象：功率；仪器：功率表；原理：测量电压与电流乘积；表示：200W±5W）。2.调研山东省内电子测量仪器相关企业，说明其主导产品及对电子测量技术人才的需求。山东企业示例：①歌尔股份（主导产品：声学器件测试仪器；人力资源：电子测量工程师、仪器调试员）；②潍坊高睿精密电子（主导产品：信号发生器、万用表；需求：仪器研发、售后技术支持）。任务1-2电子测量仪器概述试一试1.电子测量仪器的发展趋势是（模拟）化、（数字化）化、（智能化）化和（虚拟）化。2.通用电子测量仪器主要包括（信号发生器）、（电压测量）仪器、（波形测试）仪器、（频率测量）仪器、（电路参数测量）仪器、（信号分析）仪器、（模拟电路特性测试）仪器和（数字电路特性测试）仪器等。3.电子测量仪器的主要技术指标包括（频率范围）、（量程与分辨率）、（输入/输出特性）、（准确度）、（环境条件）和（稳定性与可靠性）。4.仪器的（允许（或容许））误差是指在规定条件下，仪器允许的最大误差；（满度相对）误差是指仪器的绝对误差与满度值的比值。5.模拟式电压表的分辨率通常分为（±1×10n）V、（±2×10ⁿ）V、（±5×10ⁿ）V和（±1×10ⁿ）V四个等级（n为整数）。6.仪器误差主要分为（固有）误差、（基本）误差和（工作）误差三类。7.计量工作的基本任务是保证测量结果的（统一）、（准确）、（法制）和（测量）。8.计量器具按精度等级可分为（计量基准）、（计量标准）和（工作用计量器具）三类。断一断1.信号发生器属于专用电子测量仪器。×（信号发生器属于通用电子测量仪器）2.仪器误差是固定不变的，不受工作环境影响。×（仪器误差受工作环境影响，如温度变化会导致误差变化）3.同一台电子测量仪器，不同量程的分辨率不同，通常以最小量程的分辨率作为仪器的分辨率。√（同一仪器不同量程分辨率不同，仪器分辨率以最小量程为准）4.模拟式电压表的分辨率只有±1×10±nV一个等级。×（模拟式电压表分辨率为±1×10ⁿ、±2×10ⁿ或±5×10nV，并非仅±1×10±nV）5.量具的数值必须等于1个计量单位。×（量具数值不一定等于1个计量单位，如标准电池输出1.0186V）练一练（调研分析，简明）1.简述虚拟仪器的组成、特点及核心部件。虚拟仪器：由计算机、硬件模块、软件组成；特点：“软件即仪器”、灵活定制；组成：计算机（核心）、数据采集卡（硬件）、LabVIEW等测试软件。2.列举两种常见电子测量仪器，说明其主要技术指标。常见仪器示例：①数字万用表（指标：量程、分辨率、准确度）；②示波器（指标：带宽、采样率、存储深度）。3.分析山东省电子测量仪器产业的发展现状及前景。现状：山东企业（如歌尔股份、潍坊高睿精密）技术提升，产品覆盖中低端市场；前景：智能化、小型化、多功能化，适配5G、AI等产业需求。任务1-3误差的基本概念试一试1.测量误差按表示方法可分为（绝对）误差、（实际相对）误差和（示值相对）误差。2.电工仪表的准确度等级是根据（满度相对）误差确定的，我国常用的准确度等级有（7（0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级））个。3.（允许（或容许））误差是指在规定条件下，测量仪器允许的最大误差。4.实际测量中，测量误差（小于等于（≤））仪器的允许误差。5.为减小测量误差，应尽量使被测量值在仪器量程的（满度值2/3及以上）。6.测量误差按性质可分为（系统）误差、（随机）误差和（粗大）误差；其中，（系统）误差可以修正，（随机）误差可以减小但无法消除。7.随着测量条件的变化而变化的系统误差称为（变值）系统误差。8.减小随机误差的有效方法是（多次测量求算术平均值）。断一断1.某仪器的满度相对误差为1.2%，则该仪器的准确度等级为1.0级。×（满度相对误差1.2%，准确度等级应取1.5级，需选邻近且更大的等级）2.为减小误差，测量时必须使被测量值接近仪器的满度值。×（“一般情况下”而非“必须”，特殊场景可灵活调整）3.实际测量的绝对误差等于仪器准确度等级对应的绝对误差。×（实际测量绝对误差≤仪器准确度对应的绝对误差，并非等于）4.系统误差越大，随机误差也越大。×（系统误差与随机误差无必然关联，二者独立影响测量结果）5.系统误差小，测量结果的精密度就高。×（系统误差小→正确度高，但精密度由随机误差决定，不一定高）6.随机误差小，测量结果的准确度就高。×（随机误差小→精密度高，但准确度受系统误差影响，不一定高）7.剩余误差观察法可用于判别恒定系统误差。×（剩余误差观察法用于判别变值系差，恒定系差用预检法）8.多次测量求算术平均值可消除系统误差。×（多次测量求均值减小随机误差，系统误差需通过校准、修正消除）练一练（调研分析，简明）1.说明指针式仪表测量时，被测量值尽量接近满度值的原因及与测量原理的联系，其目的是什么？联系：核心测量原理一致；原因：非线性刻度指针靠近满度时估读误差大；目的：减小人身估读误差。2.为什么要引入满度相对误差？其主要用途是什么？原因：用户可引用它估算测量准确度；用途：表征电工仪表准确度等级，统一误差评价标准。3.分析测量误差的主要来源，说明如何提高测量结果的准确度和正确度。误差原因：仪器误差、使用误差、人身误差、环境误差、方法误差；提高准确度：选用高精度仪器、优化测量环境、修正系统误差；提高正确度：减小系统误差（如仪器校准、改进测量方法）。任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示试一试1.测量结果107.12V±0.25V的含义是（被测量实际值在107.12-0.25V～107.12+0.25V之间）；其中，107.12V是（测量值），0.25V是（不确定度）。2.变值系统误差按变化规律可分为（恒定）系差、（线性）系差、（周期性）系差和（变值）系差。3.测量值10.230V的准确度为（±0.001V（有效数字末位“±1”单位为测量准确度））。4.测量结果的表示方法有（测量值+不确定度）法和（有效数字）法；其中，（测量值+不确定度）法用于测量报告，（有效数字+1～2位安全数字）法用于测量记录。5.用1.0级50V量程的电压表测量某电压，读数为43.25V，则测量报告值为（43.3V），测量记录值为（43.25V（1.0级50V量程，满度误差0.5V，报告值保留至小数点后一位，记录值+1位安全数字））。6.按“四舍六入五考虑”规则，将下列数值修约为三位有效数字：65.75→（65.8）、74.36→（74.4）、599.5→（600）、3.204×10⁴→（3.20×10⁴）、0.004332→（0.00433）、5.195→（5.20）、51.55→（51.6）、6.875×10⁴→（6.88×10⁴）（按“四舍六入五考虑”规则）。7.对某电压进行6次等精度测量，测量值分别为6.002V、6.005V、6.008V、6.004V、6.006V、6.007V，则测量结果的表达式为（6.006±0.006V（均值=6.006V，标准偏差≈0.002V，不确定度=3×0.002V））。断一断1.测量不确定度越大，测量结果的置信度越高，准确度越低。√（不确定度与置信度正相关，与测量准确度负相关）2.“测量值+不确定度”的表示方法，说明被测量的实际值一定在该区间内。√（“测量值+不确定度”表示实际值在区间内）3.测量某电阻，读数为10.25Ω，用有效数字法表示时，报告值为10.3Ω，记录值为10.25Ω。√（报告值为有效数字10.3Ω，记录值为10.25Ω+1位安全数字）4.10.230V和10.23V的测量意义相同。×（10.230V为5位有效数字，准确度±0.001V；10.23V为4位，准确度±0.01V，意义不同）练一练（调研分析，简明）1.简述等精度测量数据的处理步骤，说明引入包含因子的目的。步骤：列数据→求均值→算残差→判粗差→判系差→求标准偏差→求不确定度→写表达式；包含因子：提高置信度，降低测量结果出错概率。2.“四舍六入五考虑”修约规则的指导思想是什么？指导思想：最小化舍入误差，使舍入后数值尽可能接近原数值。3.通过测量数据处理，可得到什么结果？为什么要对测量数据进行处理？得到：等精度测量数据处理（含误差判别、不确定度计算）；原因：确保有效数字能真实反映测量准确度，不夸大或缩小误差。任务2-1信号发生器概述试一试1.低频信号发生器的频率范围通常为（1）Hz～（1×10⁶（1MHz））Hz。2.信号发生器的输出频率（标称值（预调值））是指仪器面板上设定的频率值。3.信号发生器的常见输出阻抗有（600）Ω、（1000（1k））Ω、（50）Ω、（75）Ω、（150）Ω、（600）Ω、（5000（5k））Ω、（50）Ω和（75）Ω。4.为使信号发生器的输出功率全部传输给负载，需使输出阻抗与负载阻抗（匹配）。5.信号发生器的波形失真主要由（非线性）失真和（非线性）失真引起，会导致输出（波形）畸变。6.信号发生器的基本组成包括（振荡器）、（变换器）和（输出电路）三部分。断一断1.信号发生器的频率平坦度和频率稳定度是同一概念。×（平坦度是频率变化引起的电平变化，稳定度是时间/环境引起的，二者不同）2.信号发生器的输出阻抗越大越好。×（输出阻抗需匹配，电压输出需低阻抗，功率输出需与负载匹配，并非越大越好）3.高频信号发生器的功率输出无需匹配连接。×（功率输出无论高低频，均需匹配连接）4.信号发生器的电压输出需要与负载匹配。×（电压输出无需匹配，需低阻抗以减小负载影响）5.信号发生器的频率准确度就是频率稳定度。×（稳定度是频率变化程度，准确度是与标称值的偏差，二者不同）练一练（调研分析，简明）1.列举两种不同类型的信号发生器，说明其用途、归类及主要技术指标。示例：①函数信号发生器（用途：产生多波形信号；归类：通用信号发生器；指标：频率范围、输出幅度、失真度）；②高频信号发生器（用途：射频测试；归类：正弦信号发生器；指标：频率准确度、输出阻抗）。2.调研山东省内信号发生器生产企业，说明其主导产品及对电子测量技术人才的需求。山东企业示例：①歌尔股份（主导产品：射频信号发生器；人力资源：射频工程师、仪器调试员）；②潍坊万隆股份（主导产品：低频信号发生器；需求：电子技术人员、售后支持）。任务2-2典型信号发生器试一试1.正弦信号发生器的振荡电路主要有（RC文氏桥式）振荡电路、（差频式）振荡电路和（LC）振荡电路三种。2.信号发生器的输出级通常设有（输出匹配变压器），用于实现输出阻抗与负载的（匹配）。3.信号发生器的频率调节方式分为（内）调谐和（外）调谐两种。4.函数信号发生器可输出（正弦）波、（方（或三角））波等多种波形。5.函数信号发生器中，通过积分电路可将（方）波变换为（三角）波，通过非线性变换电路可将（正弦）波变换为（方）波。6.（DDS（直接数字频率合成））技术是一种基于数字信号处理的频率合成技术，可实现高精度、快速切换的频率输出。7.DDS的中文全称是（直接数字频率合成），其核心原理是（数字查表）、（D/A变换）和（相位累加）。8.DDS的基本组成包括（相位累加）器、（波形数据）存储器和（D/A变换）器。9.任意波形发生器的主要技术指标包括（采样速率）、（存储深度）和（垂直分辨率）。断一断1.信号发生器的电压输出无需匹配，功率输出需要匹配。√（电压输出无需匹配，功率输出需匹配）2.DDS不含低通滤波器时输出阶梯波，需滤波后才为连续模拟信号。×（DDS不含低通滤波器时输出阶梯波，需滤波后才为连续模拟信号）3.改变波形需调整波形数据表，频率字仅改变输出频率。×（改变波形需调整波形数据表，频率字仅改变输出频率）4.频率控制字k最大为2ⁿ-1，n为相位累加器位数。×（频率控制字k最大为2n-1，n为相位累加器位数）5.位数相等且越多，输出波形越接近标准波形。√（位数相等且越多，输出波形越接近标准波形）6.相位累加器位数越多，频率分辨率越高，与信号频率无关。×（相位累加器位数越多，频率分辨率越高，与信号频率无关）练一练（调研分析，简明）1.简述函数信号发生器中，正弦波、方波、三角波三种波形的相互变换方法及对应电路。三种方法：①方波→三角波→正弦波（脉冲式，电路：双稳态触发器+积分器+成形电路）；②正弦波→方波→三角波（比较器+积分器）；③三角波→方波→正弦波（比较器+成形电路）。2.简述函数信号发生器中，将三角波变换为正弦波的三种常用方法及原理。三种方法：①二极管桥式电路（折线法）；②二极管可变分压器电路；③差分放大器电路，均通过非线性特性逼近正弦波。3.任意波形发生器中，自定义波形的生成方法有哪些？生成方法：①数学模型（代入波形方程计算）；②随机过程模拟（模拟随机波形）；③物理实验测量（传感器采集真实波形）。4.调研国内外任意波形发生器的主要生产厂家、新技术及发展趋势。厂家：国内（普源精电、鼎阳科技）、国外（泰克、安捷伦）；新技术：AI辅助波形生成、更高采样速率；趋势：小型化、智能化、多功能化。任务2-3信号发生器测量实务试一试1.信号发生器的输出端短路，（会（或发生））损坏仪器。2.函数信号发生器的频率覆盖范围比正弦信号发生器（宽（或大））。断一断1.信号发生器的电压输出端应具有较低的输出阻抗。√（电压输出需低阻抗，减小负载对输出的影响）2.信号发生器使用前无需预热，可直接开机测量。×（信号发生器使用前需预热，保证性能稳定）3.测量完毕后，可直接关闭信号发生器电源，无需调整输出衰减。×（测量完毕需将输出衰减调至最大，保护仪器和负载）4.信号发生器的保险丝损坏时，可选用任意规格的保险丝替换。×（保险丝需选用规格一致的，禁止超规格替换）5.信号发生器的输出端可直接连接直流测试点进行测量。×（输出端不能直接接直流测试点，需通过隔直电容连接，防直流倒灌损坏仪器）练一练（调研分析，简明）1.对比正弦信号发生器、函数信号发生器、任意波形发生器的功能特点。功能特点：①正弦信号发生器（频率稳定，输出纯正弦波）；②函数信号发生器（多波形，支持调频调幅）；③任意波形信号发生器（自定义波形，高分辨率）。2.观察实验室常用信号发生器的面板，说明其主要旋钮、按键及接口的作用。共同点：均含电源开关、频率/幅度调节旋钮、波形选择按键、输出接口、参数显示屏。3.分析山东省信号发生器产业的发展现状、市场规模及发展前景。现状：山东企业技术逐步升级，市场份额扩大；市场规模随电子产业增长逐年提升；前景：5G、物联网带动需求，高频化、智能化是主要趋势。任务3-1电压测量与仪器概述试一试1.模拟式低频交流电压表的输入阻抗一般是（1M）Ω、（1～10）pF。2.表征交流电压大小的物理量有（平均值）、（峰值）和（有效值），表征交流电压物理量之间关系的常数有（波形因数）和（波峰因数）。3.交流电压表的电路结构形式有（放大—检波）式、（检波—放大）式和（外差）式。4.低频或视频毫伏表的电路结构形式是（放大—检波）式，高频或超高频毫伏表的电路结构形式是（检波—放大）式，高频微伏表的电路结构形式是（外差）式。5.检波—放大式电压表中的检波器是（峰值）检波器，所以是属于（峰值）电压表，放大—检波式电压表中的检波器是（均值）检波器，所以是属于（均值）电压表，外差式电压表中的检波器是（均值）检波器。6.检波—放大式电压表中，影响电压表灵敏度的主要原因是检波二极管的（正向压降）和（非线性），以及直流放大器的（零点漂移）；影响电压表大电压量程的主要是检波二极管的（反向击穿电压）。7.放大—检波式电压表中，影响电压表频率范围的主要原因是（交流放大器增益与带宽的乘积为常数）。8.外差式电压表中，提高电压表灵敏度的原因一方面是因为交流放大器的（通频带窄），所以交流放大器的（增益高），可以有效抑制（干扰）和（噪声）的影响；二方面是因为采用交流放大而不是直流放大，所以不受直流放大器（零点漂移）的影响；三方面是因为被测电压先放大后检波，所以不受检波二极管的（正向压降）和（非线性）的影响。9.模拟式电压表中的指示器一般用的是（磁电）式直流电流表。断一断1.电压表输入电容越大越好。×（输入电容过大会改变被测电路的分布参数，造成测量误差，需匹配合理的电容值）2.被测电压频率越高要求输入电容越大。×（高频电压测量要求输入电容小且稳定，减小分布电容对测量结果的附加影响）3.测量交流电压尤其测量高频交流电压时，应尽量选用短的测试线。√（短测试线可减小分布电容和分布电感，降低高频测量时的信号损耗和误差）4.波形种类相同的交流电压的波形因数或波峰因数会因为交流电压大小的不同而不同。×（波形因数、波峰因数是交流波形的固有参数，仅与波形类型相关，与电压幅值大小无关）5.调制式交流电压表中的两个检波器均为峰值检波器。×（调制式交流电压表的核心检波器多为均值检波器，并非均为峰值检波器）练一练1.调研分析：电子测量工作中，最常见的被测量是什么？有什么测量要求和特点？最常见被测量是电压。测量要求：频率范围宽、量程宽、输入阻抗高、抗干扰能力强、测量精确度高；特点：被测电压频率跨度大、幅度差异显著、波形种类多样。2.调研分析：常见电子测量活动中，用到了哪些电压表？试结合所学知识分析其归类、主要性能指标有哪些？常见电压表：①数字万用表（归类：数字式电压表；指标：量程、分辨率、准确度、输入阻抗）；②低频毫伏表（归类：均值电压表/放大—检波式；指标：频率范围、灵敏度、输入阻抗）；③高频毫伏表（归类：峰值电压表/检波—放大式；指标：频率范围、输入电容、灵敏度）。3.调研分析：你了解哪些电压表的生产销售企业？其主导产品和人力资源需求情况如何？企业示例：①普源精电（主导产品：数字示波器配套电压表、高精度数字电压表；需求：电子测量工程师、仪器校准专员）；②胜利仪器（主导产品：便携式数字万用表、交流毫伏表；需求：电路设计工程师、售后技术支持）；③青岛艾诺仪器（主导产品：专用电压测试仪表；需求：仪器研发工程师、测试技术员）。任务3-2电压表组成与典型应用电路试一试1.阻容分压器中与电阻并联电容的功能是（频率补偿），以使分压器分压比与输入电压的（频率）无关。2.调制式直流放大器中的调制器的功能是（将直流电压变换为固定频率的交流电压）。3.均值检波器即（整流器），分为全波均值检波和（半波）均值检波。全波均值检波器输出的直流电压（等于）输入交流电压平均值。4.因均值检波器输出的直流电压与输入电压的平均值呈（正比），故称为均值检波器。5.均值检波器具有非线性的原因是（检波二极管伏安特性非线性），线性补偿的方法包括（电阻）补偿、（简单线性）补偿、（放大器级间负反馈）补偿和（闭环负反馈）补偿。6.因为峰值检波器输出的直流电压与输入交流电压的峰值呈（正比），所以称之为峰值检波器。7.峰值检波器的检波条件（用语言表述）是检波电容充电时长远（小于）输入交流电压中的最（高）频率的周期、电容放电时长远（大于）输入交流电压中的最低频率周期。8.常见的有效值交直流变换器有（分段逼近）式有效值检波器、（计算）式有效值检波器和（热偶）式有效值交直流变换器。9.双积分型ADC的工作过程包括（准备）、（取样）和（比较）三个过程。10.双积分型ADC最突出的优点、缺点分别是（抗干扰能力强、结构简单）、（变换速度慢）。11.逐次比较型ADC最突出的优点、缺点分别是（变换速度快、精度高）、（抗干扰能力差）。断一断1.带源随器（或射随器）的分压器中，每个分压电阻两端可以并联电容以实现频率补偿。√（并联电容可抵消电阻的分布参数影响，使分压比不随输入电压频率变化，实现频率补偿）2.均值检波器中，输入电压越小非线性程度越严重。√（检波二极管的伏安特性非线性在小信号输入时表现更明显，导致检波器的非线性误差加剧）3.图3-2-7所示均值检波器中的电流表可以用阻值很大的电阻代替。×（电流表为低阻器件，更换为大阻值电阻会改变检波器的负载特性，破坏检波工作条件，影响检波结果）（a）（a）（b）（c）图3-2-7常用均值检波器+−ui(t)C+−ui(t)C+−ui(t)Cui(t)+−C（d）4.均值检波器中，与电流表并联的二极管仅仅起到线性补偿的作用。×（该二极管除实现线性补偿外，还能改善检波器的温度特性，提升检波效率）5.峰值检波器中，负载电阻可以换成阻值较小的电阻。×（峰值检波器要求负载为高阻，小阻值电阻会使检波电容放电过快，无法保持输入交流电压的峰值电压）6.峰值检波器输出的直流电压等于输入交流电压的峰值或峰峰值。×（峰值检波器输出的直流电压仅与输入交流电压的峰值成正比，与峰峰值无直接关联）7.峰值检波器适合变换低频交流电压。×（低频电压下峰值检波器的电容放电时间常数难以匹配检波要求，检波精度会大幅下降，不适用于低频交流电压变换）8.因为热电偶的热电效应呈非线性，所以热偶式有效值交直流变换器输出的直流电压与输入交流电压有效值之间一定呈非线性。×（变换器可通过外围电路补偿热电偶的热电效应非线性，使输出直流电压与输入交流电压有效值呈线性关系）9.ADC可以对交流电压进行A/D变换。√（交流电压经采样保持、检波等预处理后，可输入ADC完成模拟量到数字量的变换）10.为了不降低其他性能而提高双积分型ADC变换速度可以缩短它的取样时间。×（缩短取样时间会降低双积分型ADC的抗干扰能力和测量分辨率，无法保持其他性能不变）11.A/D变换器输出的最大电压等于基准电压UR。×（A/D变换器的输出为数字量，无实际电压值，其输入满度电压与基准电压UR相关）练一练1.调研分析：电压表等仪器中，分压器的功能与分类各是怎样的？阻容分压器的构成是怎样的？功能：变换电压表量程；分类：步进分压器、阻容分压器（补偿式分压器）。阻容分压器构成：由分压电阻R1、R2与补偿电容C1、C2组成（R1//C1后与R2//C2串联），满足R1C1=R2C2以实现频率补偿。2.调研分析：电压表中的均值检波器有哪几类？如何进行线性补偿？能否做成探头直接连接被测电路？分类：桥式、半桥式、半波均值检波器。线性补偿：电阻补偿、简单线性补偿、放大器级间负反馈补偿、闭环负反馈补偿。不能做成探头直接连接，因其负载电阻小，会影响被测电路工作状态。3.调研分析：电压表中的峰值检波器有哪几类？各有什么特点？能否直接与直流电流表连接？分类：串联式（开路式）、并联式（闭路式）、桥式、组合式。特点：串联式响应峰值，并联式响应振幅，组合式输出约2倍峰值。不能直接与直流电流表连接，因其负载需为高阻值电阻，否则无法满足检波条件。4.调研分析：数字电压表中常见的ADC及其芯片有哪几种？各有什么特点？如何提高双积分型ADC变换速度？常见ADC：①双积分型（芯片：ICL7106；特点：抗干扰强、结构简单）；②逐次比较型（芯片：ADC0804；特点：速度快、精度高）。提高双积分型ADC速度：优化积分电路参数、缩短取样时间（需平衡分辨率与抗干扰能力）。任务3-3电压测量实务试一试1.均值电压表、峰值电压表被测电压与读数值之间始终存在的关系分别是（读数值=正弦波有效值定度，非正弦波需按波形因数修正）、（读数值=正弦波有效值定度，非正弦波需按波峰因数修正）。2.均值电压表存在的误差主要有（波形误差）、（非线性误差）和（频率误差）。3.峰值电压表存在的误差主要有（波形误差）、（非线性误差）、（频率误差）和（理论误差）。4.均值电压表、峰值电压表中唯一完全可以消除的误差是（波形误差）。5.均值电压表、峰值电压表的结构形式分别是（放大—检波）式、（检波—放大）式。6.数字电压表不同于模拟式电压表的主要性能指标有（分辨率）、（显示位数）和（抗干扰能力）。7.最大显示数字为9999、19999、3499和1999的数字电压表的位数分别是（4）位、（4.5）位、（3.5）位和（3.5）位，第二块表在0.2V量程上的分辨率是（0.00001）V。8.用峰值电压表测量正弦波、方波、三角波时的读数值均为20V，则三种波形的有效值分别是（14.14）V、（20）V和（11.547）V。9.用均值电压表测量正弦波、方波、三角波时的读数值均为20V，则三种波形的有效值分别是（20）V、（20）V和（18.3）V。10.用一块（4.5）位DVM的20V量程测量15V电压。已知该电压表的固有误差ΔU=±0.02%读数值±0.01%满度值，试求由固有误差产生的测量误差是（±0.005）V，它的满度误差相当于（1）字。11.按照传输路径的不同，数字电压表干扰信号分为（串模）干扰和（共模）干扰，比较常见的是（串模）干扰。断一断1.峰值电压表可以用来测量噪声电压或占空比很小的脉冲电压。×（噪声电压为随机信号，窄脉冲电压峰值易波动，峰值电压表测量此类信号会产生极大误差）2.比较适合测量噪声电压的是有效值电压表。√（有效值电压表能准确反映噪声电压的能量特性，是测量随机交流电压的理想仪器）3.交流毫伏表测量前无需预热。×（交流毫伏表内部的放大器等器件需要预热才能达到稳定工作状态，否则会产生测量误差）4.均值电压表中选用不同种类均值检波器时，电压表读数值修正方法也不同。×（均值电压表均以正弦波有效值定度，无论选用哪种均值检波器，非正弦波读数值均按波形因数统一修正）5.峰值电压表中选用不同种类峰值检波器时，电压表读数值修正方法也不同。×（峰值电压表均以正弦波有效值定度，无论选用哪种峰值检波器，非正弦波读数值均按波峰因数统一修正）6.均值电压表或峰值电压表测量非正弦波时的读数值就等于被测电压的有效值。×（均值、峰值电压表均为正弦波有效值定度，测量非正弦波时需分别按波形因数、波峰因数修正，读数值并非被测电压实际有效值）7.一般情况下，低频毫伏表指的是均值电压表，高频毫伏表指的是峰值电压表。√（低频毫伏表多采用放大—检波式结构，为均值电压表；高频毫伏表多采用检波—放大式结构，为峰值电压表）8.因为外差式电压表中的检波器是均值检波器，所以均值电压表的结构形式可以是外差式。×（均值电压表的典型结构为放大—检波式，外差式电压表虽检波器为均值型，但不属于均值电压表范畴）9.外差式电压表中的检波器可以是峰值检波器。×（外差式电压表的检波器固定为均值检波器，采用峰值检波器会破坏其工作原理，无法实现高频微伏级电压测量）10.用均值电压表测量噪声电压时，必须选用使指针处于满度值2/3或以上区域的量程。×（噪声电压为随机信号，均值电压表测量时无需刻意使指针处于满度2/3以上区域，该要求适用于常规周期信号测量）11.最大显示数字为2.4999的数字电压表中有2个半位。×（数字电压表的半位仅指最高位为1或2的情况，且半位数量仅有1个，不存在2个半位）练一练1.调研分析：不同类型电压表的结构形式是怎样的？每个部分的典型电路是什么？①均值电压表（放大—检波式）：典型电路：阻容分压器、交流放大器、桥式均值检波器；②峰值电压表（检波—放大式）：典型电路：峰值检波器探头、直流放大器、调制式直流放大器；③数字电压表：典型电路：输入电路、双积分型ADC、计数器、显示电路。2.调研分析：电压表标尺与面板结构及其使用方法是怎样的？标尺构成：电压刻度标尺（01.1、03.5）、音频电平标尺（dB、dBm）。使用方法：根据量程选择标尺（量程首数字为1选01.1，首数字为3选03.5）；电平测量时，标尺读数加量程标注dB值。面板结构：电源开关、量程旋钮、耦合方式开关、调零旋钮，使用前预热，调零后选择合适量程与耦合方式。3.调研分析：不同类型电压表适用场合是怎样的？其典型应用有哪些？①均值电压表：适用于低频/视频交流电压测量，典型应用：音频设备电压测试；②峰值电压表：适用于高频/超高频交流电压测量，典型应用：射频信号电压测试；③数字电压表：适用于高精度交直流电压测量，典型应用：电子设备校准、实验室测量；④有效值电压表：适用于噪声电压、非正弦波电压测量，典型应用：电源噪声测试。4.调研分析：我国电压表的生产厂家及其生产规模是怎样的？生产厂家：①普源精电（规模：中高端数字电压表，年产能超10万台）；②胜利仪器（规模：便携式数字万用表、毫伏表，年产能超50万台）；③青岛艾诺仪器（规模：专用电压测试仪表，年产能58万台）；④潍坊高睿精密电子（规模：低频毫伏表，年产能35万台）。行业整体以中低端为主，高端市场部分依赖进口，近年技术升级加快。任务4-1波形测量与仪器概述试一试1.示波器可以直接用来测量（电压）、（频率）、（相位）、（周期）、时间和调幅系数等。2.按照采用电子技术的不同，示波器分为（模拟）示波器和（数字）示波器，具有存储功能的是（数字）示波器。3.模拟示波器、数字示波器选用的显示器分别是（阴极射线示波管（CRT））和（液晶显示器（LCD））。4.取样示波器采用的（等效）采样技术，以拓宽示波器频带宽度。5.阴极射线示波管主要由（电子枪）、（偏转系统）和（荧光屏）组成。6.模拟示波器上用于调节波形亮度和聚焦的分别是（辉度（INTENSITY））旋钮和（聚焦（FOCUS））旋钮。7.模拟示波器显示波形时，加到阴极射线示波管Y偏转板上的电压归根结底来自于（被测信号）。8.示波器显示波形时，加到阴极射线示波管X偏转板上的电压是（扫描信号（时基信号））。9.TFT-LCD的中文名称是（薄膜晶体管液晶显示器），其液晶分子为（TN（扭曲向列））（用英文字母表示）型液晶分子。10.TFT-LCD主要由（背光模组）、（偏光部分）和（液晶模组）组成。11.按照未加电时屏显的不同，TFT-LCD分为（NW（常白））型和（NB（常黑））型。12.TFT-LCD中，用来提供光源的是（背光模组），用来产生线性偏振光的是（偏光片），用来改变偏振光偏转角度的是（液晶分子），用来使液晶分子规则排列的是（配向膜），用来进行RGB三基色滤光、混合的是（彩色滤光片），用来控制对液晶电容和存储电容充放电的是（薄膜晶体管（TFT））。13.TFT-LCD像素中，液晶电容和存储电容两端的电场强度归根结底取决于（像素数据（RGB数字信号））。14.TFT-LCD像素中，用于延长像素显示时间的（存储电容）。15.TFT-LCD像素中的数据对应关系是（1）个TFT、（1）对电容（液晶电容和存储电容）、（1）个像素电极、（3）个子像素（3小片彩色滤光片）、（3）组液晶分子。16.TFT-LCD像素数据格式通常有（RGB565）和（RGB888）两种。断一断1.阴极射线示波管和示波器只在垂直方向上具有线性偏转特性。×（阴极射线示波管和示波器在X、Y两个偏转方向均具备线性偏转特性，这是波形不失真显示的基础）2.操作人员可以随意调节示波器的辅助聚焦旋钮。×（辅助聚焦旋钮需与聚焦旋钮配合调节，随意调节会导致波形聚焦模糊，影响观测）3.在阴极射线示波管控制栅极上叠加正电压时，会使波形变亮。√（控制栅极叠加正电压会增强电子枪的电子发射强度，轰击荧光屏的电子数增多，波形亮度提升）4.NB型TFT-LCD中，两偏振片的方向相互垂直。×（NB型TFT-LCD未加电时两偏振片方向并非垂直，加电后液晶分子旋转变换偏振光方向，才使偏振光无法透过）5.NW型TFT-LCD中，两偏振片的方向相互平行。×（NW型TFT-LCD未加电时两偏振片方向并非平行，其屏显常白是通过液晶分子的旋光作用实现的）6.TFT-LCD中，两配向膜的方向相互垂直。√（两配向膜垂直可使液晶分子呈90°扭曲排列，是TN型液晶实现旋光作用的关键）7.TFT-LCD屏显颜色取决于像素数据（即RGB数字信号）。√（RGB数字信号决定了各子像素的透光率，不同透光率的红、绿、蓝三基色混合形成不同屏显颜色）8.TFT-LCD中，像素数据为RGB888时总共有24根像素数据线。√（RGB888格式中红、绿、蓝各占8位，总计24位，对应24根像素数据线）9.TFT-LCD成品的屏幕刷新率是固定的常数。×（部分TFT-LCD成品支持刷新率调节，且刷新率会受驱动电路、显示芯片等因素影响，并非固定值）练一练1.调研分析：示波器有哪些用途？常见的示波器有哪几类？用途：显示电信号波形，测量电压、频率、相位、周期、时间等物理量，观测信号瞬态特性。常见分类：①按技术：模拟示波器、数字示波器；②按结构：单线/双踪/多踪示波器、取样示波器、混合信号示波器；③按功能：数字存储示波器、数字荧光示波器。2.调研分析：模拟示波器和数字示波器采用的技术有哪些？各自的构成及其特点是怎样的？模拟示波器技术：阴极射线示波管显示、模拟信号放大与扫描。构成：探极、Y通道、触发系统、X通道、CRT。特点：操作简单、实时显示、无死区时间，无法存储波形。数字示波器技术：A/D转换、数字存储、采样插值。构成：Y通道、A/D变换器、存储器、处理器、LCD。特点：可存储波形、数据处理功能强，存在死区时间。3.调研分析：常见的液晶显示器有哪些？其性能特点与使用场合是什么？常见类型：①TFT-LCD（薄膜晶体管LCD）：性能：响应快、颜色真、分辨率高；场合：数字示波器、显示器；②TN-LCD：性能：结构简单、成本低；场合：简易仪表显示；③STN-LCD：性能：视角宽、对比度高；场合：工业控制显示。4.调研分析：国内示波器的生产销售企业有哪些？其主导产品和人力资源需求如何？企业示例：①普源精电（主导产品：数字存储示波器、混合信号示波器；需求：电子工程师、算法工程师、校准专员）；②鼎阳科技（主导产品：便携式数字示波器、教学示波器；需求：硬件研发工程师、测试工程师）；③优利德（主导产品：手持示波器、汽车专用示波器；需求：嵌入式工程师、售后技术支持）。任务4-2模拟式示波器试一试1.示波器显示波形不失真的物理基础是（示波管线性偏转特性、荧光物质余辉效应）、波形显示的同步条件是（Tx=nTy（n为正整数））（用表达式）。2.示波器工作方式包括（扫描（Y-T））方式和（X-Y）方式。3.示波器的基本扫描方式包括（触发）扫描和（连续）扫描，操作人员一般选用的扫描方式是（自动）扫描，示波器优先选用的扫描方式是（触发）扫描。4.示波器输入耦合方式包括（直流（DC））耦合、（交流（AC））耦合和（接地（GND））耦合。5.示波器触发源通常包括（内（INT））触发源、（外（EXT））触发源和（电源（LINE））触发源。6.偏转因数2mV/div指的是示波器垂直方向上的1div等于（2mV），时基因数5ms/div指的是示波器水平方向上的1div等于（5ms）。7.示波器使用探极的目的是使显示波形与实际波形（一致（减小分布参数影响））。8.示波器自动扫描是（触发）扫描和（连续）扫描的组合。9.模拟示波器内设置延迟级的目的是使脉冲信号等的显示波形（完整（补偿X通道时间延迟））。10.示波器中用来确定显示波形起始点的开关旋钮是（触发电平（LEVEL））和（触发极性（SLOPE））。11.模拟示波器扫描电路主要由（时基闸门）、（积分器）、（电压比较器）和（释抑电路）组成。12.模拟示波器释抑电路对第二次扫描信号的产生具有（抑制）和（释放）作用。13.双踪示波器的五种显示方式是（CH1）、（CH2）、（叠加（ADD））、（交替（ALT））和（断续（CHOP））。14.双扫描示波器的五种扫描方式是（A扫描）、（B加亮A扫描）、（A延迟B扫描）、（自动交替扫描）和（混合扫描）。15.自动交替扫描显示是（B加亮A扫描）和（A延迟B扫描）的组合，其扫描周期等于（A）扫描周期。16.双扫描示波器中，用于调整B加亮A扫描时波形加亮起始点的旋钮是（延迟触发电平）。断一断1.示波器单次扫描是特殊的触发扫描。√（单次扫描需满足触发条件才产生一次扫描信号，无触发则不扫描，属于特殊的触发扫描方式）2.变换示波器偏转因数挡位时会改变被测信号电压大小。×（偏转因数仅改变示波器对被测信号的放大/衰减比例，不会改变被测信号本身的电压大小）3.变换示波器时基因数挡位时会改变被测信号的频率。×（时基因数仅改变示波器水平方向的时间刻度，不会改变被测信号本身的频率）4.内触发源可从延迟级后引出送至X通道。√（从延迟级后引出内触发源，可补偿X通道的时间延迟，保证脉冲信号等波形的完整显示）5.使用探极可以提高示波器输入阻抗，调整探极补偿时应将标准的方波信号经探极输入示波器。√（探极为高阻器件，可提升示波器输入阻抗；经探极输入标准方波，能直观判断补偿是否合适，保证测量精度）6.示波器探极应专机专用。√（不同示波器的探极参数与示波器本身匹配，混用会改变输入阻抗、衰减比等参数，造成测量误差）7.模拟示波器扫描电路中的稳定度电位器可以随便调节。×（稳定度电位器用于调节扫描电路的工作点，随意调节会导致扫描信号不稳定，无法实现波形的同步显示）8.图4-2-14中，调大Ur会延长扫描正程时间、增加扫描长度。√（Ur为扫描电路的参考电压，调大Ur会使积分器的积分时间延长，扫描正程时间增加，屏幕上的扫描长度也随之增加）上触发电平上触发电平下触发电平时基闸门输出扫描信号参考电压Ur时基闸门输入图4-2-14扫描电路工作波形图（连续扫描）9.交替显示适合观测高频信号波形，断续显示适合观测低频信号波形。√（交替显示按扫描周期切换通道，利用视觉暂留实现无闪烁显示，适用于高频；断续显示快速轮流接通通道，适用于低频）10.双踪示波器Y电子开关中断续器的频率是不变的。√（断续器的频率为示波器内部固定的高频信号，不随被测信号频率和扫描挡位变化）11.双扫描示波器中，B扫描的触发源是A扫描信号。√（双扫描示波器中B扫描为局部细节扫描，其触发信号由A扫描信号提供，保证B扫描与A扫描的同步）练一练1.调研分析：模拟示波器显示波形的物理基础和条件是什么？物理基础：①荧光物质余辉效应（将电信号转为光信号）；②示波管X、Y方向线性偏转特性（y∝ui(t)、x∝t）。条件：①扫描正程为锯齿波；②偏转板加反相对称电压；③被测信号与扫描信号为周期信号且满足同步条件（Tx=nTy）；④扫描逆程与等待时间消隐。2.调研分析：模拟示波器的主要性能指标和特点是怎样的？主要性能指标：频带宽度（Bw）、上升时间（tr）、时基因数、偏转因数、输入阻抗、触发方式。特点：实时显示无延迟、操作直观、价格低廉，无波形存储与数据处理功能，高频性能受CRT限制。3.调研分析：模拟示波器的组成及其各部分的功能是什么？组成及功能：①Y通道：放大被测信号，提供内触发源，含输入电路、前置放大器、延迟级、输出放大器；②X通道：产生扫描信号，含触发电路、扫描电路、X放大器；③CRT：将电信号转为光信号显示波形；④电源：提供各级工作电压。4.调研分析：双踪示波器的组成是怎样的？如何实现双踪显示？组成：两个Y输入通道、Y电子开关、X通道、CRT、电源。双踪显示原理：①交替显示：Y电子开关按扫描周期切换CH1/CH2信号，利用视觉暂留实现无闪烁显示（适用于高频）；②断续显示：电子开关快速轮流接通两信号，利用扫描速度慢实现波形连续（适用于低频）。5.调研分析：双扫描示波器的组成是怎样的？如何实现双扫描显示？组成：两套X通道（A扫描、B扫描）、X电子开关、Y通道、CRT、电源。双扫描显示：A扫描（慢扫速）显示波形整体，B扫描（快扫速）显示局部；通过X电子开关实现A扫描、B加亮A扫描、A延迟B扫描等方式，叠加增辉信号突出局部波形。6.调研分析：国内示波器产业的行业背景与市场规模是怎样的？行业背景：电子制造、汽车电子、通信技术发展带动需求，国产替代加速，技术向高频、高精度升级。市场规模：2023年国内示波器市场规模超80亿元，年增长率约10%；中低端市场国产占比超60%，高端市场仍以进口为主，近年普源精电、鼎阳科技等企业逐步突破高端技术。任务4-3数字示波器试一试1.数字示波器采样技术分为（实时）采样和（等效）采样，适用于观测快速信号、单次信号、瞬态信号的是（实时）采样，适用于观测高频周期信号的是（等效）采样。2.数字示波器的差值技术包括（线性）插值和（正弦）插值，适合观测直边缘信号波形的是（线性）插值，通用性较强的是（正弦）插值。3.数字示波器最重要的三个性能指标是（频带宽度）、（采样率）和（内存深度）。4.数字示波器内存深度指的是（数据缓存器）的容量。5.已知数字示波器A/D变换器为8位、垂直方向共有8div，则示波器偏转因数为10mV/div时的电压分辨率约为（0.039）mV。6.已知数字示波器内存深度为10位，水平方向共10div，则示波器水平分辨率为（102.4）Sa/div。7.数字示波器常见触发方式有（边沿触发）、（脉宽触发）、（逻辑触发）、（N边沿触发）、（矮脉冲触发）、（斜率触发）、（超时触发）等。断一断1.数字存储器一般不需要提供模拟示波器中的模拟扫描信号。√（数字示波器通过数字采样和数据重构显示波形，无需模拟扫描信号驱动显示器件）2.在数字示波器中，实际采样率会随时基因数挡位的调整而改变。√（数字示波器的实际采样率与吋基因数匹配，吋基因数增大时采样率降低，吋基因数减小时采样率提高）3.数字示波器中，实际采样率越高波形记录时长越长。×（在内存深度固定的情况下，采样率越高，单次采样的点数消耗越快，波形记录时长越短）4.数字示波器脉宽触发时的触发点一定位于波形上升沿。×（脉宽触发可设置为上升沿触发或下降沿触发，触发点并非固定在上升沿）5.数字示波器超时触发时的触发点可以位于波形上升沿或下降沿。√（超时触发是检测信号超出设定时间未变化，触发点可根据设置出现在上升沿或下降沿）6.数字示波器矮脉冲触发时的触发点一定位于脉冲的下降沿。×（矮脉冲触发可针对上升沿或下降沿的欠幅脉冲设置，触发点不固定在下降沿）7.数字示波器一般采用的等效采样是顺序等效采样。×（数字示波器多采用随机等效采样，顺序等效采样仅适用于特定的高频周期信号，适用范围窄）8.数字示波器显示波形期间的间隔就是它的显示被测信号细节的“死区时间”。√（数字示波器在显示波形时无法进行采样，该间隔时间内无法捕捉被测信号的细节，为死区时间）9.数字示波器的采样率越高，采样间隔时间越短、波形失真越小。√（采样率越高，单位时间内的采样点数越多，采样间隔越短，越能还原被测信号的真实波形，失真越小）10.数字示波器的内存深度是固定值。×（现代数字示波器多支持可调节的内存深度，可根据测量需求设置不同的内存深度参数）11.数字示波器内存深度越大，示波器测量速度越慢。√（内存深度越大，单次采样后的数据处理和存储时间越长，示波器的整体测量速度越慢）练一练1.调研分析：不同时期数字示波器的组成及其性能特点是怎样的？①早期数字示波器：组成：A/D变换器、存储器、D/A变换器、CRT；特点：存储功能有限，采样率低，仅支持基础波形显示；②现代数字示波器：组成：高速A/D变换器、大容量缓存、DSP处理器、LCD；特点：采样率高（达GSa/s级）、内存深度大、支持多种触发与数据处理，具备波形存储与分析功能。2.调研分析：数字示波器采用的采样技术有哪些？各自适用情况是怎样的？采样技术：①实时采样：适用快速、单次、瞬态信号（如脉冲信号），需满足奈奎斯特采样定理；②等效采样（随机、顺序）：适用高频周期信号（如射频信号），以低采样率重建高频波形，要求信号周期性重复。3.调研分析：数字示波器采用的A/D变换器是哪一种？常用A/D变换器：①逐次比较型A/D：适用于中高频信号，采样率高（达GSa/s），分辨率中等（816位），如ADC9000系列；②流水线型A/D：适用于高频高速信号，采样率超10GSa/s，分辨率812位，如AD9208；③双积分型A/D：适用于低频高精度测量，采样率低，分辨率高（16~24位），如ICL7135（多用于简易数字示波器）。4.调研分析：数字示波器性能指标有哪些？核心指标：①频带宽度（Bw）：被测信号最高频率；②采样率：单位时间采样点数（Sa/s）；③内存深度：单次采样最大样点数；④分辨率：垂直（A/D位数）、水平（每格样点数）；⑤触发方式：边沿、脉宽等；⑥显示位数：屏幕最大显示数字；⑦抗干扰能力：串模/共模干扰抑制比。5.调研分析：数字示波器的常见触发方式有哪些？常见触发方式：①边沿触发：上升沿、下降沿、双沿触发；②脉宽触发：按脉宽大小与极性触发；③逻辑触发：多通道电平满足逻辑关系触发；④N边沿触发：指定空闲时间后第N个边沿触发；⑤矮脉冲触发：欠幅脉冲触发；⑥斜率触发：按信号上升/下降时间触发；⑦超时触发：延迟设定时间后触发。6.调研分析：国内数字示波器产业规模、经济贡献与技术挑战是怎样的？产业规模：2023年国内数字示波器市场规模约65亿元，占示波器总市场80%以上，年增速12%。经济贡献：带动上下游产业链（芯片、电子元器件）发展，助力电子制造、新能源汽车等行业提质增效。技术挑战：高端芯片（高速A/D）依赖进口，高频（＞200MHz）示波器核心算法与国外差距明显，高端市场国产占比不足20%。任务4-4波形显示与测量实务试一试1.李沙育图形指的是示波器工作在（X-Y）方式，X、Y输入端输入（正弦）波形时显示的图形。2.示波器工作在“X–Y”方式时，可以测量（正弦）波形的（频率）和（相位差）。3.数字示波器测量电压、时间、频率等的方法有（刻度测量）法、（光标测量）法和（自动测量）法。4.数字示波器光标测量与自动测量的区别是前者（手动定位光标）且可以测量（任意两点参数），后者（自动识别参数）且（测量速度快）。5.数字示波器不同于模拟式示波器的主要性能指标有（采样率）和（内存深度）。6.示波器刻度测量法测量交流电压中直流成分时，需要交替使用的是（交流（AC））耦合和（直流（DC））耦合；测量直流电压时，需要交替使用的是（接地（GND））耦合和（直流（DC））耦合。断一断1.数字示波器自动测量法也可以测量任意某两点之间的电压、时间或相位。×（自动测量法仅能测量波形的固定参数如峰峰值、周期等，无法测量任意两点间的自定义参数）2.数字示波器自动测量法测量电压或时间时会出现光标线。×（自动测量法直接显示测量的参数数值，不会出现光标线，光标线仅出现在光标测量法中）3.一般情况下，追踪光标法测量的结果要比手动光标法的更准确。√（追踪光标法会自动吸附到波形的特征点，避免了手动光标定位的人为误差，测量结果更准确）4.数字示波器实际采样率会随着时基因数的变大而降低。√（吋基因数变大表示水平方向每格的时间变长，示波器会降低采样率以匹配，避免内存被快速占满）5.数字示波器等效采样率一般要比实时采样率高。√（等效采样通过对高频周期信号多次采样重构波形，其等效采样率可达到远高于实时采样率的水平）练一练1.调研分析：数字示波器常用触发方式有哪些？各自有什么用途？常用触发方式及用途：①边沿触发：通用触发，适用于大多数周期信号；②脉宽触发：捕捉特定宽度的脉冲信号（如窄脉冲、宽脉冲）；③逻辑触发：多通道信号联动测量（如数字电路时序验证）；④矮脉冲触发：检测欠幅干扰脉冲；⑤斜率触发：观测信号上升/下降时间异常（如信号畸变）；⑥超时触发：捕捉信号超时未变化的故障状态。2.调研分析：数字示波器的除了显示波形、测量电压等物理量外，还有哪些功能？额外功能：①波形存储与回放（存储至U盘或内存）；②数据导出（CSV、图片格式）；③数学运算（加减乘除、FFT频谱分析）；④波形自动比对（与参考波形对比）；⑤参数统计（最大值、最小值、平均值）；⑥触发释抑调节；⑦数字滤波（低通、高通滤波）；⑧远程控制（通过LAN、USB接口）。3.调研分析：数字示波器如何实现波形数据存储？如何实现对两个信号一致与否的判断？波形存储：①实时存储：采样数据存入高速缓存，支持单次/连续存储；②永久存储：将缓存数据写入内置存储或外接U盘（支持波形文件、截图、参数文件）。信号一致性判断：①开启“参考波形”功能，将其中一个信号设为参考；②示波器自动比对两信号的幅值、频率、相位等参数，显示偏差值；③通过“Pass/Fail”功能设置阈值，超出阈值时报警。4.调研分析：我国示波器行业现状及未来发展前景是怎样的？行业现状：①市场结构：中低端市场（＜100MHz）国产占主导（普源、鼎阳、优利德），高端市场（＞500MHz）被泰克、安捷伦垄断；②技术进展：国产示波器采样率突破10GSa/s，带宽达500MHz，部分核心技术实现突破；③需求驱动：新能源汽车、5G通信、工业自动化带动高频、高精度示波器需求。发展前景：①国产替代加速，政策支持高端仪器研发；②技术趋势：小型化、智能化、多通道（混合信号示波器）；③应用拓展：向半导体测试、量子通信等高端领域延伸，市场规模持续增长。任务5-1频率和时间测量与仪器概述试一试1.比较法测频方法主要有（拍频）法、（差频）法和（示波器）法等。2.直读法测频方法主要有（电桥）法、（谐振）法和频率电压变换法等。3.通用电子计数器通常可用于测量（频率）、（周期）、（频率比）、（时间间隔）、累加计数，并具有自检等功能。4.按照用途的不同，电子计数器主要分为（测量用）计数器和（控制用）计数器。5.通用电子计数器主要由（输入通道）、（时基电路）、（门控电路）、（闸门）、计数显示电路和逻辑控制电路等组成。断一断1.电桥法测频是利用电桥的平衡条件来实现测频的。√（电桥法测频通过调节桥臂元件使电桥平衡，由平衡时的元件参数计算被测频率，核心依据为电桥平衡条件）2.拍频法可以直接用于测量高频信号频率。×（拍频法仅适用于低频、中频信号测频，高频信号需先降频处理，无法直接测量）3.直读法测频时，因为没有用到工作电源，所以又称为无源测频法。√（直读法的电桥法、谐振法均无需外接工作电源，依靠电路自身特性测频，故为无源测频法）4.示波器法测频实质上属于比较法测频。√（示波器法将被测信号与内部标准时基信号对比换算频率，符合比较法测频的定义）5.通用电子计数器中，A通道用于将低频信号变换为计数脉冲，而B通道用于将高频信号变换为闸门信号。×（A通道适配高频信号作为计数脉冲输入，B通道适配低频信号作为闸门信号输入，二者适配频率相反）6.电子计数器测频实质上属于比较法测频。√（电子计数器将被测信号脉冲数与内部标准时基的闸门时间对比换算频率，属于比较法测频范畴）练一练1.调研分析：测量频率的方法有哪些？各自如何实现测频？答：①直读法（无源测频法）：含电桥法（调节元件使电桥平衡，由元件参数计算频率）、谐振法（调节电容使LC回路谐振，通过L、C计算频率）；②比较法（比对法）：含拍频法（被测信号与标准信号叠加，观察拍频现象）、差频法（被测信号与标准信号混频，调整标准频率使差频为音频）、示波器法（测周期换算或李沙育图形法）；③计数法：电子计数器法（测单位时间内被测信号周期个数）、电容充放电法（通过电容充放电次数和电流测量）。2.调研分析：电子计数器有哪些用途？常见的电子计数器有哪几类？答：用途：测量频率、周期、频率比、时间间隔、累加计数，搭配插件可测相位、电压等，配合传感器可测长度、温度等；控制用计数器用于工农业自动控制。分类：按测试功能分为通用电子计数器、频率计数器、计算计数器、时间计数器、微波计数器、特种计数器；按用途分为测量用计数器和控制用计数器。3.调研分析：你了解哪些电子计数器的生产销售企业？其主导产品和人力资源需求如何？答：国内：普源精电（主导产品：通用电子计数器、频率计数器；需求：电子测量工程师、固件开发工程师）；鼎阳科技（主导产品：高精度电子计数器、微波计数器；需求：射频工程师、测试工程师）。国外：泰克（主导产品：高端逻辑计数器、微波计数器；需求：高级电子工程师、技术支持工程师）；安捷伦（主导产品：多功能电子计数器、计算计数器；需求：电路设计工程师、应用工程师）。任务5-2通用电子计数器试一试1.电子计数器测频或测周的原理依据是（闸门时间等于计数脉冲周期与闸门开启时通过的计数脉冲个数之积）。2.电子计数器应测量（高）频信号的频率、测量（低）频信号的周期。测量频率时，被测信号由（A）通道输入；测量周期时，被测信号由（B）通道输入。3.电子计数器测频比时，高、低频信号分别由（A）通道、（B）通道输入。4.电子计数器的误差来源包括（量化）误差、（触发）误差和标准频率误差，一般不考虑（触发）误差。5.量化误差又称为（±1）误差。6.为了减小触发误差可以采用（多周期）测量法、提高信号信噪比。7.数字仪表特有的误差是（量化）误差。断一断1.电子计数器自检时存在量化误差。×（自检是计数器内部标准信号的自校验，无外部被测信号的计数过程，因此不存在量化误差）2.量化误差是可以完全消除的。×（量化误差是数字仪表的固有误差，由计数的整数特性导致，仅能减小无法完全消除）3.电子计数器测频时，触发误差也会对其产生影响。×（电子计数器测频时触发误差的影响极小，可忽略，主要考虑量化和标准频率误差）4.被测信号频率越高，电子计数器测频量化误差越小。√（测频量化误差为±1/N，N为闸门内计数脉冲数，信号频率越高N越大，量化误差越小）5.被测信号频率越低，电子计数器测周量化误差越小。×（测周量化误差与被测信号周期正相关，频率越低周期越大，量化误差也越大）6.分析中界频率时，一般不考虑触发误差的影响。√（触发误差对中界频率分析的影响微乎其微，为简化分析通常忽略）7.电子计数器测频时，对被测信号的倍频次数或对晶振信号的分频次数可以无限增大。×（倍频、分频次数受电路器件性能限制，无限增大会导致信号失真、精度下降）8.电子计数器应测量低频信号周期、测量高频信号频率。√（高频信号测频量化误差小，低频信号测周能减小误差，此方式可提升整体测量精度）9.电子计数器测量频率实质上属于比较法测频。√（电子计数器将被测信号脉冲数与内部标准时基的闸门时间对比换算频率，符合比较法测频定义）练一练1.调研分析：通用电子计数器的组成与工作原理是怎样的？答：组成：输入通道（A、B通道，含衰减器、放大器、整形电路）、时基电路（晶振、分频器、倍频器）、门控电路、闸门、计数显示电路、逻辑控制电路。工作原理：测频时，A通道输入被测信号整形为计数脉冲，时基电路产生闸门信号控制闸门启闭，计数器计数闸门开启时间内的脉冲数换算频率；测周时，B通道输入被测信号控制闸门，时基电路产生时标信号，计数器计数闸门开启时间内的时标脉冲数换算周期；测频比、时间间隔等基于计数脉冲与闸门时间的关系实现。2.调研分析：电子计数器不同测量功能时测量误差的来源与减小措施是怎样的？答：测频误差：主要为量化误差，次要为标准频率误差；减小措施：增大闸门时间、对被测信号倍频、提高晶振稳定度。测周误差：主要为量化误差和触发误差；减小措施：多周期测量法、提高信号信噪比、选用短时标信号、对晶振倍频。测频比误差：来源为量化误差、触发误差；减小措施：对高频信号倍频、对低频信号分频、提高信号信噪比。3.调研分析：国内电子计数器产业的行业背景与市场规模是怎样的？答：行业背景：通信、航空航天、工业自动化等领域发展，对电子测量精度和范围要求提高，国产企业技术突破，替代进口趋势明显。市场规模：近年稳定增长，2023年国内市场规模约50亿元，通用电子计数器占比最大，高频、高精度产品需求增速较快，应用于电子制造、科研院所、军工等领域。任务5-3电子计数器的性能提高与功能扩展试一试1.电子计数器性能提高主要包括（提高测量精确度）和（扩展测频范围）。2.提高电子计数器测量精确度的常见方法包括（多周期同步）法、（内插）法和（游标）法。3.扩展电子计数器测频范围的常见方法包括（预定标）法、（外差下倍频）法和（置换振荡）法。4.多周期同步计数器内包括同步闸门、（事件）闸门和（时间）闸门、（事件）计数器和（时间）计数器，不存在量化误差的是（事件）计数器。5.多周期同步计数器又称为（倒数）计数器和（等精度）计数器。断一断1.多周期同步计数器不存在量化误差。×（多周期同步计数器可大幅减小量化误差，但无法完全消除，仍存在微小的固有量化误差）2.多周期同步计数器测量低频或高频信号频率时的精度相等。√（多周期同步计数器采用等精度测量原理，闸门时间随被测信号频率自适应调整，高低频测量精度一致）3.多周期同步计数器实质上是通过测量周期实现测频的。√（多周期同步计数器先测量被测信号的多个周期得到总时间，再通过频率与周期的倒数关系计算频率）4.内插法计数器不存在量化误差。×（内插法可大幅提高时间测量分辨率，减小量化误差，但数字计数的固有特性决定其无法彻底消除量化误差）5.平均值数字相位不存在量化误差。×（平均值数字相位测量仍基于数字计数原理，量化误差是数字仪表的固有误差，无法避免）6.在相同测量时间时，电子计数器置换振荡法扩频的分辨率比外差下倍频法低。√（置换振荡法通过变换为低频测量实现扩频，信号处理过程会损失分辨率，相同测量时间下分辨率低于外差下倍频法）练一练1.调研分析：目前，比较常用的电子计数器是采用什么技术的电子计数器？答：常用采用数字频率合成（DDS）技术、多周期同步技术、内插技术的电子计数器，多周期同步技术实现等精度测量，DDS技术提高频率分辨率和稳定性，内插技术提升时间测量精度，广泛应用于通用电子计数器、高频计数器。2.调研分析：电子计数器性能提高主要包括哪几个方面？答：主要包括两方面：一是提高测量精确度，通过多周期同步、内插、游标等技术减小量化误差和触发误差；二是扩展测频范围，通过预定标、外差下倍频、置换振荡等技术，将测频上限扩展至微波波段。3.调研分析：电子计数器提高测量准确度的方法主要有哪些？答：①多周期同步测量法：测量多个被测信号周期，减小量化误差，实现等精度测量；②内插法：模拟内插技术扩展“零头”时间测量，提高时间分辨率；③游标法：利用两个接近的时钟信号，提高时间测量分辨率；④提高晶振稳定度：选用高稳定度晶振，减小标准频率误差；⑤优化触发电路：提高触发电平稳定性，减小触发误差。4.调研分析：电子计数器扩展频率范围的技术主要有哪些？答：①预定标法（分频法）：对被测信号N分频后测量，测频范围扩展N倍，结构简单但分辨率降低；②外差下倍频法：被测高频信号与标准信号谐波混频，测低频差频信号，测频上限高、分辨率好；③置换振荡法：将高频信号测量变换为机内振荡器低频测量，利用锁相电路，灵敏度高但分辨率较低。5.调研分析：电子计数器功能扩展主要体现在哪几个方面上？答：①测量功能扩展：在测频、测周基础上，扩展至测频率比、时间间隔、累加计数、相位测量等；②应用场景扩展：搭配插件测电压、电流等，配合传感器测非电量；③集成化扩展：与计算机结合，实现数据存储、分析、远程控制；④专用功能扩展：开发微波计数器、特种计数器，适配特定领域需求。6.调研分析：国内外电子计数器技术发展状况、技术挑战与发展趋势是怎样的？答：发展状况：国外企业（泰克、安捷伦）主导高端市场，测频上限达数百GHz，精度达10-14量级；国内企业（普源精电、鼎阳科技）中低端市场成熟，高端产品逐步突破。技术挑战：高频段信号处理、高稳定度晶振研发、极小量化误差控制、多通道同步采样。发展趋势：小型化、智能化（AI辅助校准）、多功能集成、更高频率和精度、互联互通（物联网、远程操控）。任务5-4频率和时间测量实务试一试1.电子计数器宜测量频率（高于）中界频率的信号的频率，测量频率（低于）中界频率的信号的周期。2.多数高精度电子计数器采用的是（多周期同步）技术。断一断1.电子计数器闸门时间越长，测频误差越小。√（闸门时间越长，闸门内计数的脉冲数越多，量化误差±1/N的影响越小，整体测频误差随之减小）2.电子计数器中界频率与计数脉冲倍频次数和时基信号分频次数无关。×（中界频率的计算公式与计数脉冲倍频次数、时基信号分频次数直接相关，次数变化会改变中界频率）3.电子计数器测量前无需预热。×（电子计数器内的晶振、放大电路等器件需预热达到稳定工作状态，否则会产生附加误差，影响测量精度）练一练1.调研分析：通用电子计数器主要测试功能包括哪些？答：主要测试功能：测频、测周、测量频率比、测量时间间隔（脉冲前沿、脉宽等）、累加计数、自检功能，部分高端产品可测相位、电压、电流，配合插件可扩展至非电量测量。2.调研分析：通用电子计数器的主要性能指标有哪些？答：主要性能指标：测试功能、测量范围（测频上下限、测周最值）、输入特性（耦合方式、触发电平范围等）、测量准确度（标频误差、量化误差）、闸门时间和时标、显示及工作方式（显示位数、方式等）、输出（时标信号、编码方式等）。3.调研分析：从电路构成上来看，通用电子计数器多数是什么类型的电子计数器？答：多数是采用数字电路的同步计数型电子计数器，核心由数字式输入整形电路、数字时基电路、数字门控电路、数字计数器、逻辑控制电路组成，基于多周期同步技术或DDS技术，实现数字化测量，部分集成模拟内插电路提高精度。4.调研分析：国内外电子计数器行业现状、规模及未来发展前景与挑战是怎样的？答：行业现状：国外主导高端市场，国内主导中低端市场，国产化替代加速。市场规模：全球约200亿美元，国内约50亿美元，年增速5%-8%。发展前景：5G、物联网等推动高频、高精度产品需求，智能化、小型化是方向。挑战：核心元器件依赖进口，高频信号处理技术差距，市场竞争激烈。任务6-1电阻元件的测量与仪器试一试1.测量电阻的方法主要包括万用表法、（伏安）法、（电桥）法和（不平衡电桥）法，最常用的测量仪表是（万用表）。2.伏安法中的电流表内接法适合测量（大）的电阻、电流表外接法适合测量（小）的电阻。3.伏安法、电桥法测量电阻的原理依据分别是（欧姆定律）和（电桥平衡条件）。4.数字万用表测量电阻时，红、黑表笔分别与表内电源的（正）极、（负）极连接。5.图6-1-8惠斯通电桥的电阻测量范围为（1）Ω~（1×10⁶）Ω。图6-1-8惠斯通电桥面板结构图图6-1-8惠斯通电桥面板结构图④电源按钮⑧调零器①比较臂Rs②待测臂Rx=kRs③检流计按钮⑤检流计⑥检流计连接片⑨外接电源接线柱⑩比率臂k断一断1.万用表测量电阻实质上属于伏安法测量。√（万用表测电阻通过表内电源提供电流，测量电阻两端电压降，依据欧姆定律计算阻值，属于伏安法范畴）2.电桥法测量电阻实质上属于比较法测量。√（电桥法将被测电阻与标准电阻对比，电桥平衡时被测电阻等于标准电阻值，符合比较法测量定义）3.惠斯通电桥属于直流单臂电桥。√（惠斯通电桥以直流电源供电，仅一个桥臂为被测电阻，其余为标准电阻，是典型的直流单臂电桥）4.惠斯通电桥可以测量低于1Ω的电阻值。×（惠斯通电桥测量范围为1Ω~1×10⁶Ω，低于1Ω的电阻会受接线、接触电阻影响，测量精度极差）5.模拟万用表测量电阻时，红黑表笔分别与表内电池的正极、负极连接。×（模拟万用表内电池正极接黑表笔，负极接红表笔，与表笔标识极性相反）6.直流电桥只能测量电阻阻值，不能用来测量电容值、电感值大小。×（直流电桥主要测电阻，调整桥臂结构和供电方式后，也可适配测量电容、电感等电抗元件）7.万用表可以测量通电电阻阻值。×（电路通电时，电阻两端的外部电压、电流会与万用表内部电路叠加，导致测量结果失真，甚至损坏万用表）练一练1.调研分析：按照电阻的性能特点分类，电阻分为哪几类？各自的功能是什么？答：①固定电阻：阻值固定，用于限流、分压、负载等，如碳膜电阻（低成本、通用）、金属膜电阻（高精度、稳定性好）；②可变电阻（电位器）：阻值可调节，用于调节电压、电流，如滑动变阻器（实验室调节）、微调电位器（电路校准）；③特种电阻：热敏电阻（温度检测、补偿）、光敏电阻（光控电路）、压敏电阻（过压保护）。2.调研分析：常见电子测量活动中，涉及到了哪些电阻类元件？试结合所学知识分析如何对电阻元件进行等效、测量？答：涉及元件：固定电阻（碳膜、金属膜）、电位器、热敏电阻等。等效：低频下为纯电阻R与分布电感LR串联；高频下需考虑分布电容。测量方法：①万用表法：快速测量，模拟表需调零，数字表直接测量；②伏安法：测电压、电流计算，内接法测大电阻，外接法测小电阻；③电桥法（惠斯通电桥）：高精度测量1Ω~1MΩ中值电阻；④不平衡电桥法：快速数字化测量，线性度好。3.调研分析：你了解哪些元件测量仪器仪表的生产销售