电子测量习答案题(2)

6.解：ΔU=±0.005%读数±0.002%满度=±0.005%×4V±0.002%×5V=±0.0003V

γx=

?U0.0003V?100%????0.0075% x4V答：（略）

7、下列四种数字电压表的最大显示数字分别为9999，19999，3199，1999，问它们各是几位表？试

求第二块表在0.2V量程上的分辨力是多少？

17.答：最大显示数字分别为9999，19999，3199和1999的数字电压表的位数分别是4位，4位，

23311位（或统称3位）和3位。 422当小数点位置在第一位后时，第1、2位的利用率低，并且分辨力要比小数点在第1位前的低，所以小数点应在第1位前，故第二块表在0.2V量程上的分辨力是0.00001V。 8、双积分式A/D变换器的工作过程是怎样的？有什么特点？为什么？

8.答：双积分式A/D变换器的工作过程分为定时准备、定时取样和不定时比较三个过程，其中取样是利用输入电压（有效输入为直流电压）对积分电容定时充电（正向积分），而比较是利用与输入电压极性相反的基准电压对积分电容不定时放电（反向积分）。双积分式A/D变换器是将两个电压（输入电压和基准电压）的比较变换为取样时间（定时）和比较时间（不定时）的比较，而比较时间的大小与输入直流电压的大小成正比，所以双积分式A/D变换器属于V-T型积分式A/D变换器。其依据的关系是取样时，输入电压对积分电容净充上的电荷与比较时基准电压对积分电容放去的电荷相等。

双积分式A/D变换器显著的优点是抗干扰能力强，最大的缺点是变换速度慢。

经对工作过程的分析发现如果取样时间为干扰信号周期的整数倍，取样结束时，干扰信号（如工频干扰）对积分电容净充上的电荷为零，这对比较时电容放电时间的大小是不产生影响的，即抗干扰。

经上述分析得知，为了提高双积分式A/D变换器的抗干扰能力，A/D变换器的取样时间至少要取干扰信号的1个周期，并且为了提高A/D变换器的分辨力也应使取样时间延长，这样势必使双积分式A/D变换器的变换速度变慢。

9、什么是三次积分式A/D变换器？有什么特点？它的工作过程是怎样的？

9.答：三次积分式A/D变换器是在双积分式A/D变换器的基础上，将双积分式A/D变换器的第二次积分分成粗积分、精积分两次进行的积分式A/D变换器。

三次积分式A/D变换器的特点是变换速度快、分辨力高、变换误差小。这是因为同样分辨力的情况下，三次积分式A/D变换器所需的位数较少，而且精积分时的基准电压较小，而使积分器输出

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以很慢的速度越过零点，故可以提高变换精度，减小变换误差。

三次积分式A/D变换器的工作过程分为准备、取样、粗积分和精积分四个阶段。其中取样是在固定时间内利用输入电压对积分电容进行充电，粗积分是利用基准电压对积分电容放电，精积分利用较小的基准电压对积分电容进行放电。粗积分、精积分的工作时间取决于取样时对积分电容净充上电荷的多少，与输入电压大小成正比。

10逐次比较式A/D变换器的工作过程是怎样的？有什么特点？

10.答：逐次比较式A/D变换器按照“大者弃、小者留”的原则，经D/A变换器把已有的和当前假设的A/D输出变换成可变的基准电压，将被测电压和可变基准电压逐次进行比较，当基准电压不大于被测电压时，保留“1”作为当前A/D位输出，即“小者留”。否则，舍弃“1”改为“0”作为当前A/D位的数据，即“大者弃”。上述过程是从高位到低位逐次进行逼近的，直至得出被测量或到A/D变换器末位为止。

逐次比较式A/D变换器的优点是变换速度快、精度高。这是因为跳步电压是按照2-nUR递减设置的，没有双积分式A/D变换器中电压的积分过程，且只要二进制数码位数足够多，其精度亦很高。

逐次比较式A/D变换器的缺点是抗干扰能力差。这是因为电压比较器的输入是被测电压瞬时值，所以外界任何干扰电压的串入都可以影响测量结果。

第三章 电子示波器

1、示波器得到稳定波形的条件是什么？简述示波器波形显示原理。

1.答：示波器得到稳定波形的条件即示波器同步条件是扫描电压周期等于被测信号周期的整数倍（隐含被测信号是周期性信号）。

示波器波形显示原理是：（1）因为示波管（示波器）具有线性偏转特性，所以当Y偏转板上加上被测信号，而X偏转板上加上与时间成正比的锯齿波时，就可以使每一次扫描出的波形是与实际波形一致的被测信号波形。（2）当示波器采用电平触发（即触发扫描）且满足同步条件时，每一次扫描得到的波形就一致，保证每一次扫描得到的波形能够在屏幕上重合，从而为得到稳定波形提供必要的条件。（3）当保证同一点荧光物质熄灭间隔时间不超过视觉暂留时间时，就能使上述波形不产生闪烁，保证在屏幕上得到一个便于观察的稳定波形。

2、示波器线性扫描方式有哪些？怎样实现？请根据扫描电路的构成说明实现的方法。

2.答：示波器线性扫描方式主要包括触发扫描、连续扫描以及自动扫描、单次扫描等方式。触发扫描是在触发源（一般选择内触发源——被测信号）电平达到触发电平时，在由触发电路产生的触发脉冲的作用下，由扫描环产生扫描电压，由于该方式最容易得到同步条件而优先采用，该方式在无触发源的情况下，为避免荧光物质被烧坏而黑屏。连续扫描是通过改变时基闸门电路直流输入

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电平的大小而在自激状态下产生的扫描，该方式不管是否有被测信号都保证在屏幕上得到波形或时基线。自动扫描是在自动电路（单稳态电路）作用下，实现触发扫描和连续扫描的自动转换，一般情况下，操作者通常采用自动扫描方式。单次扫描一般用来去观察非周期性信号，它是在每一次人工操作下完成一次扫描的方式。

3、内触发信号可以从延迟线后引出吗？为什么？

3.答：内触发信号不可以从延迟线后引出。这是因为：

（1）脉冲等上升时间短的信号比较适合采用触发扫描方式。对于占空比小的脉冲等信号来说，如果采用连续扫描方式，显示出的脉宽部分太窄（甚至显示出的线条也比应该显示出的脉宽宽度还宽），而看不到脉宽细节，或者显示出由很亮的时基线与较暗淡的脉宽组合而成的波形，只有采用触发扫描才不致于出现上述情况。

（2）采用触发扫描时，只有当触发源（一般采用内触发）电平达到触发电平时，才能产生扫描电压而显示出产生扫描电压之后的被测信号部分波形，而脉冲等由低电平达到触发电平必须要经历一定的时间，这样势必使扫描电压比被测信号滞后而得不到完整的被测信号波形。因此要采用延迟线对被测信号延迟后加到示波管Y偏转板上，使被测电压滞后而看到完整的被测信号波形。对正弦波等上升时间较长的波形来说，由于该延迟时间较短而体现不出上述作用来，所以简易示波器一般不加延迟线。

（3）当从延迟线后引出内触发信号时，不能使被测信号比扫描电压滞后，得到的波形仍然不完整。所以内触发信号不能从延迟线后引出。

4、双踪显示方式有哪几种？交替显示和断续显示各适于测试哪种信号？

4.答：双踪显示方式包括断续显示、交替显示两种方式。断续显示和交替显示分别适合测试高频和低频信号。

交替显示是指在每一个扫描周期内只扫描显示其中的一个信号，间隔一个周期扫描一次。被测信号频率越低，扫描电压周期越长，即扫描同一个信号的间隔时间越长，当该时间超过视觉暂留时间时，显示出的波形就会闪烁。反之，信号频率较越高时，则不会使显示波形产生闪烁。所以交替方式只适合观测高频信号。

断续显示是指利用断续器（频率恒定）将每个扫描周期分割成很多的时间段，每个时间段显示一个波形的一段，间隔一个时间段显示同一个波形的另外一段。要显示信号频率越高，扫描周期越短，即扫描速度越快，因为时间段是不变的，这样显示出的波形线段越长，波形显示的断续感增强，不利于观测。反之，信号频率越低，扫速越慢，波形显示的连续感越好，便于观察。所以断续方式适合显示低频信号。

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5、如何判断探极补偿电容补偿正确？如果不正确怎样进行调整？

5.答：将标准的方波通过探极加到示波器上，调整示波器有关开关旋钮，当显示出的波形是不失真的方波时，就表明探极补偿电容补偿正确，否则，说明探极补偿电容补偿不正确（欠补偿或过补偿）。当发现补偿电容不合适时，利用小螺刀左右调整补偿电容，直至补偿正确为止。 6、

6.答：（a）有可能是因为选择了“GND”输入耦合方式而使信号没有加到示波器内部所致，此时选择“DC”或“AC”耦合方式即可。另一原因可能是因为输入的信号很小，而所选的偏转因数又太大（对输入信号衰减过大），此时调小偏转因数即可。

（b）此种情况，虽然把被测信号加到了示波器上，但因为选择了“X-Y”方式而没有扫描电压，所以只显示一条竖线。此时，改变“X-Y”方式为扫描方式即可。

（c）原因是因为所选偏转因数太小，调大偏转因数即可。

（d）原因是扫描不同步，选择触发扫描（或自动扫描）调节触发电平即可。

（e）原因是扫速太慢而使显示出的信号周期个数太多所致，此时调快扫速（调小时基因数）即可。

7、示波器时间因数、偏转因数分别置于1ms/cm和10mV/cm，试分别绘出下列被测信号的波形。（1）方波，频率为500Hz，峰峰值为20 mV；（2）正弦波，频率为1000Hz，峰峰值为40 mV。

7.解：（1）HP-P=

VP?P20mV??2cm

mVS10cm?2cm cm1fT1LT???DxDx0.5kHz?1ms得到的波形如图4-1（a）所示。 （2）HP-P=

VP?P40mV??4cm

mVS10cm?1cm cm（a）

（b）

图4-1 习题4.7题答案

1fT1LT???DxDx1kHz?1ms得到的波形如图4-1（b）所示。

1、 8、设连续扫描电压的扫描正程是扫描逆程的4倍（不考虑扫描等待时间），要显示出频率为2KHz的正弦波4个周期的波形，请问连续扫描电压的频率是多少？ 8.解：据题意知，Ts =4Ty=4×1/fy=4/2kHz=2ms

∴Tx=Ts+Tb=2ms+2ms/4=2.5ms

图4-2 习题4.9答案

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∴fx=400Hz 答：（略）

9、如果被测正弦波信号频率为10KHz，理想的连续扫描电压的频率为4 KHz，试绘出荧光屏上显示

出的波形。

9.解：据题意知，扫描电压周期是被测信号周期的2.5倍，所以每次扫描得到2.5个周期的被测信号波形。但因为不满足扫描同步条件，所以示波器上得到的波形应不稳定，如图4-2所示。

10、已知扫描电压正程、逆程时间分别为3 ms和1 ms，且扫描逆程不

消隐，试绘出荧光屏上显示出的波形？

10.解：据题意知，扫描正程、扫描逆程分别可以得到3个周期和

习题3.10答案

1个周期的被测信号波形。但因为满足扫描同步条件，所以可以得到稳定的波形，如图4-3所示，其中虚线为回扫线。

11、已知示波器Y偏转因数为1mV/cm，探极衰件比为10：1，得到总高度为7.07div的正弦波，请问正弦波的有效值是多少？

11.解：由题意知，S=1mV/div，Hp-p=7.07div，探极衰减比K=10：1，所以

Up-p=7.07div×1mV/div=7.07mV

探极输出电压：U′=UP?P2K=7.07mV=2.5mV

22P正弦波电压：U=10×2.5mV=25mV 答：（略）

12、已知示波器Y偏转因数为1mV/cm，时间因数为1ms/div，探极衰件比为10：1，正弦波频率为

1000Hz，峰峰值为0.5V ，试绘出荧光屏上显示出正弦波的波形图。如果正弦波的有效值为0.4V，重绘显示出正弦波的波形图。

12.解：由题意知，S=10mV/div，Dx=1ms/div，探极衰减比K=10：1，所以

1?1kHz?1div LT=

Dx1msdivf1UP?P (1)Hp-p=

SK?10?5div 10mVdiv（a）

图4-4 习题4.12答案

（b）

0.5V得到如图4-4（a）所示的波形。

22U~（2）HP-P=≈11.3div

K?22?0.4V?10

10mVSdiv得到如图4-4（b）所示的波形，图中方格线间距2div。

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