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1、第第3章模拟测量方法章模拟测量方法第1页，本讲稿共78页第第3 3章模拟测量方法章模拟测量方法 3.1 3.1 电压测量概述电压测量概述3.2 3.2 交流电压的测量交流电压的测量（*）3.3 3.3 噪声电压的测量噪声电压的测量3.4 3.4 分贝的测量分贝的测量3.3.失真度的测量失真度的测量第2页，本讲稿共78页第第3 3章模拟测量方法章模拟测量方法重点：重点：交流电压的测量方法交流电压的测量方法交流电压的测量方法交流电压的测量方法 均值电压表均值电压表均值电压表均值电压表 有效值电压表有效值电压表有效值电压表有效值电压表 峰值电压表峰值电压表峰值电压表峰值电压表 其读数原理其读数原理其
2、读数原理其读数原理噪声电压的测量噪声电压的测量噪声电压的测量噪声电压的测量难点：难点：交流电压的测量方法及其读数原理交流电压的测量方法及其读数原理交流电压的测量方法及其读数原理交流电压的测量方法及其读数原理第3页，本讲稿共78页3.1电压测量概述电压测量概述电压测量是电压测量是电测量与非电测量的基础电测量与非电测量的基础电测量中，电量的测量可以转化为电压测量电测量中，电量的测量可以转化为电压测量电测量中，电量的测量可以转化为电压测量电测量中，电量的测量可以转化为电压测量 电流、功率电流、功率电流、功率电流、功率 电压电压电压电压 饱和与截止，线性度、失真度饱和与截止，线性度、失真度饱和与截止，
3、线性度、失真度饱和与截止，线性度、失真度 电压电压电压电压非电测量中，先转化为电压信号，再进行测量非电测量中，先转化为电压信号，再进行测量非电测量中，先转化为电压信号，再进行测量非电测量中，先转化为电压信号，再进行测量 如：温度、压力、振动、（加）速度如：温度、压力、振动、（加）速度如：温度、压力、振动、（加）速度如：温度、压力、振动、（加）速度一、电压测量的重要性一、电压测量的重要性第4页，本讲稿共78页3.13.1电压测量概述电压测量概述从直流到数百兆赫兹从直流到数百兆赫兹二、电压测量的基本要求二、电压测量的基本要求直流直流10107 7级级交流交流10104 410102 2级级1 1、
4、宽频率、宽频率2 2、宽量程、宽量程、宽量程、宽量程3 3、高准确度、高准确度、高准确度、高准确度5 5、高抗干扰能力、高抗干扰能力4 4、高输入阻抗、高输入阻抗第5页，本讲稿共78页3.1电压测量概述电压测量概述%Um%Um%Um%Um满度值的百分数满度值的百分数满度值的百分数满度值的百分数常用于常用于常用于常用于线性刻度线性刻度线性刻度线性刻度的模拟电压表中的模拟电压表中的模拟电压表中的模拟电压表中%Ux%Ux%Ux%Ux读数值的百分数读数值的百分数读数值的百分数读数值的百分数多用于多用于多用于多用于对数刻度对数刻度对数刻度对数刻度的电压表中的电压表中的电压表中的电压表中%Um+%Ux%U
5、m+%Ux%Um+%Ux%Um+%Ux用在具有用在具有用在具有用在具有线性刻度线性刻度线性刻度线性刻度电压表的一种较电压表的一种较电压表的一种较电压表的一种较严格严格严格严格的精的精的精的精确度表征，数字电压表都用这种方式。确度表征，数字电压表都用这种方式。确度表征，数字电压表都用这种方式。确度表征，数字电压表都用这种方式。3 3、准确度的表示、准确度的表示第6页，本讲稿共78页3.13.1电压测量概述电压测量概述(续续续续)三、电压测量仪器的分类三、电压测量仪器的分类1 1、按显示方式分：、按显示方式分：模拟式模拟式电压表电压表数字式数字式电压表电压表DVMDVM2 2、按、按功能功能分：分
6、：直流直流电压表电压表交流交流电压表电压表低频低频低频低频电压表电压表电压表电压表高频高频高频高频电压表电压表电压表电压表超高频超高频超高频超高频电压表电压表电压表电压表3 3、按、按检波器检波器分：分：峰值峰值峰值峰值电压表电压表电压表电压表均值均值均值均值电压表电压表电压表电压表有效值有效值有效值有效值电压表电压表电压表电压表第7页，本讲稿共78页3.2 3.2 交流电压的测量交流电压的测量3.2.1 3.2.1 交流电压的表征交流电压的表征3.2.2 3.2.2 交流电压的测量方法交流电压的测量方法3.2.3 3.2.3 平均值电压的测量平均值电压的测量3.2.4 3.2.4 有效值电压
7、的测量有效值电压的测量3.2.5 3.2.5 峰值电压的测量峰值电压的测量3.2.6 3.2.6 脉冲电压的测量脉冲电压的测量第8页，本讲稿共78页3.2.1 3.2.1 交流电压的表征交流电压的表征1 1、峰值、峰值U UP P波形正方向或负方向的最高点波形正方向或负方向的最高点波形正方向或负方向的最高点波形正方向或负方向的最高点从参考从参考从参考从参考0 0 0 0电平开始算起电平开始算起电平开始算起电平开始算起2 2、平均值、平均值数学上：数学上：数学上：数学上：电压测量电压测量电压测量电压测量全波整流全波整流全波整流全波整流振幅振幅峰值峰值平均值平均值第9页，本讲稿共78页3.2.1
8、3.2.1 交流电压的表征交流电压的表征(续续续续)3 3、有效值、有效值U U定义：定义：定义：定义：NoteNote：各类电压表都是按各类电压表都是按正弦波有效值定度正弦波有效值定度的；的；若被测电压都是若被测电压都是正弦波正弦波，且，且角频率成倍数角频率成倍数关系，关系，则有效值满足则有效值满足叠加性叠加性：第10页，本讲稿共78页3.2.1 3.2.1 交流电压的表征交流电压的表征(续续续续)4 4、波形系数、波形系数K KF F5、波峰系数KP第11页，本讲稿共78页3.2.1 3.2.1 交流电压的表征交流电压的表征(续续续续)常见波形的常见波形的K KF F 与与K KP P（P
9、67P67P67P67）1.731.731.151.15三角波三角波锯齿波锯齿波U UP PU UP P1 11 1方波方波1.4141.4141.111.11正弦波正弦波 U UK KP PK KF F波形波形U第12页，本讲稿共78页3.2.2 3.2.2 交流电压的测量方法交流电压的测量方法直流电压表直流电压表分压电阻直流表头分压电阻直流表头分压电阻直流表头分压电阻直流表头R交流电压表交流电压表整流直流表头整流直流表头整流直流表头整流直流表头ACDC交流交流直流直流整流整流第13页，本讲稿共78页3.2.2 3.2.2 交流电压的测量方法交流电压的测量方法（续）（续）（续）（续）整流方式
10、整流方式按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：交流交流直流直流放大检波式放大检波式放大器放大器检波器检波器整流整流特点：特点：A、灵敏度受放大器内部噪声限制，、灵敏度受放大器内部噪声限制，mV级级B、频率受放大器带宽限制，、频率受放大器带宽限制，2010MHz第14页，本讲稿共78页3.2.2 3.2.2 交流电压的测量方法交流电压的测量方法（续）（续）（续）（续）整流方式整流方式按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：交流交流直流直流检波放大式检波放大式检波器检波器放大器放大器整流整流特点：特点：A、灵敏度受放大器影响、灵敏度
11、受放大器影响B、频率取决于检波二极管的高频特性，、频率取决于检波二极管的高频特性，20Hz 300MHz第15页，本讲稿共78页3.2.2 3.2.2 交流电压的测量方法交流电压的测量方法（续）（续）（续）（续）整流方式整流方式按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：按灵敏度和频带分：交流交流f f直流直流外差式外差式特点：特点：A、灵敏度高（、灵敏度高（）B、测高频（、测高频（20Hz 300MHz）放大器放大器检波器检波器混频器混频器本振本振 f fc c可调可调第16页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量一、组成一、组成（视频毫伏表）（视频毫伏表
12、）（视频毫伏表）（视频毫伏表）二、均值检波器半波整流半波整流全波整流全波整流滤除交流，避滤除交流，避免指针抖动免指针抖动交流交流直流直流放大器放大器平均值检波器平均值检波器分压器分压器保护二极管保护二极管第17页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）三、刻度特性三、刻度特性以正弦波的有效值为刻度以正弦波的有效值为刻度以正弦波的有效值为刻度以正弦波的有效值为刻度非正弦波换算非正弦波换算“示值同则均值同示值同则均值同”第18页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）例例1 1：用均值表分别测方波、三角
13、波、正弦波，电压表用均值表分别测方波、三角波、正弦波，电压表读数均为读数均为10V，问被测电压的有效值分别为多少？，问被测电压的有效值分别为多少？平均值：平均值：有效值：有效值：正弦波不正弦波不用换算用换算第19页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析1 1、可能引起的误差、可能引起的误差 指示微安表自身误差、检波二极管性能参数变化、被测指示微安表自身误差、检波二极管性能参数变化、被测电压超过频率范围、电压超过频率范围、波形波形不同都会带来不同都会带来误差。误差。2 2、非正弦波的波形误差、非正弦波的波形误差 绝对误差：
14、绝对误差：相对误差：相对误差：第20页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）例：例：接上例接上例接上例接上例波形误差：波形误差：第21页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析3 3、失真正弦波的波形误差、失真正弦波的波形误差 设测一个包含二次或三次谐波失真的正弦波电压：设测一个包含二次或三次谐波失真的正弦波电压：n n次谐波幅度相对于次谐波幅度相对于基波的百分数基波的百分数初相角初相角平均值：平均值：指示值：指示值：第22页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量
15、平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析3 3、失真正弦波的波形误差、失真正弦波的波形误差 真正的有效值：真正的有效值：波形误差：波形误差：n次谐波的非次谐波的非线性失真系数线性失真系数第23页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析4080120 160 200 240 280 320 360 400012345D2302010二次谐波产生的波形误差二次谐波产生的波形误差第24页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析三次谐波
16、产生的波形误差三次谐波产生的波形误差40 80 120160200240280320 3604000-404812D2302010-816第25页，本讲稿共78页3.3.3.3.平均值电压的测量平均值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析3 3、失真正弦波的波形误差、失真正弦波的波形误差 结论：结论：二次谐波的产生的误差比三次谐波的小二次谐波的产生的误差比三次谐波的小推广：推广：奇次谐波误差比偶次谐波大，偶次谐波误差可奇次谐波误差比偶次谐波大，偶次谐波误差可忽略。忽略。当当Dn10%，奇次谐波的波形误差可估算：，奇次谐波的波形误差可估算：第26页，本讲稿共78页3.3.4
17、3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量一、组成一、组成二、有效值检波器平方律平方律检波器检波器分段逼近式分段逼近式检波器检波器热电偶式热电偶式检波器检波器模拟运算式模拟运算式RMSRMS检波器检波器交流交流直流直流放大器放大器有效值检波器有效值检波器分压器分压器第27页，本讲稿共78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量（续）（续）（续）（续）1 1、平方律平方律检波器检波器趋向趋向0 0起始电流起始电流起始电流起始电流去掉起始电流的影响，则：去掉起始电流的影响，则：去掉起始电流的影响，则：去掉起始电流的影响，则：特点：特点：特点：特点：无波形误差无波形误差刻度非线性
18、刻度非线性动态范围小动态范围小第28页，本讲稿共78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量（续）（续）（续）（续）2 2、分段逼近式分段逼近式检波器检波器 利用利用二极管和电阻网络二极管和电阻网络，人为地制造一条用折线逼近的，人为地制造一条用折线逼近的平方率曲线。平方率曲线。特点：特点：大大地大大地扩展扩展有效值检波器的有效值检波器的动态范围动态范围，此种方法，此种方法用得较为用得较为广泛广泛。第29页，本讲稿共78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量（续）（续）（续）（续）3 3、热电偶式热电偶式检波器检波器（1）基本原理）基本原理第30页，本讲稿共
19、78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量（续）（续）（续）（续）3 3、热电偶式热电偶式检波器检波器（2 2）热电偶式有效值电压表原理图热电偶式有效值电压表原理图U Ui i=0=0=0=0完全对称完全对称完全对称完全对称作用作用作用作用:刻度线性化刻度线性化 提高热稳定性提高热稳定性第31页，本讲稿共78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量（续）（续）（续）（续）3 3、热电偶式热电偶式检波器检波器（3 3）特点特点仪表的仪表的灵敏度和频率灵敏度和频率范围取决于放大器的增益和带宽范围取决于放大器的增益和带宽刻度刻度线性，基本无波形误差线性，基本无波
20、形误差热惯性热惯性，读数较慢，读数较慢例例DA24型型量程：量程：1mV-300V频率：频率：10Hz-10MHzS1.5第32页，本讲稿共78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有效值电压的测量（续）（续）（续）（续）（3）特点）特点测量误差测量误差频率误差频率误差波形误差波形误差原因：原因：受放大器频率宽度的限制受放大器频率宽度的限制范围：范围：抑制方波中的高次谐波而产生误差抑制方波中的高次谐波而产生误差原因：原因：受放大器动态范围的限制受放大器动态范围的限制范围：范围：对过高的尖峰可能产生削峰对过高的尖峰可能产生削峰第33页，本讲稿共78页3.3.4 3.3.4 有效值电压的测量有
21、效值电压的测量（续）（续）（续）（续）4 4、模拟运算式模拟运算式RMSRMS检波器检波器原理原理:通过通过通过通过多级运算器多级运算器多级运算器多级运算器级连实现级连实现级连实现级连实现单片式单片式单片式单片式RMSRMSRMSRMSDCDCDCDC转换器如转换器如转换器如转换器如AD536AKAD536AKAD536AKAD536AK等。等。等。等。特点特点特点特点:响应时间短、过载性能好响应时间短、过载性能好特点特点特点特点:准确度高、稳定度高准确度高、稳定度高第34页，本讲稿共78页3.3.5 3.3.5 峰值电压的测量峰值电压的测量一、组成一、组成（高频毫伏表）（高频毫伏表）（高频毫
22、伏表）（高频毫伏表）交流交流直流直流桥式直流桥式直流放大器放大器峰值检波器峰值检波器分压器分压器特点特点特点特点:灵敏度（几十灵敏度（几十mV）和频率范围（）和频率范围（300MHz）电压上限取决于检波二极管的反向击穿电压。电压上限取决于检波二极管的反向击穿电压。改进改进改进改进:采用高采用高A A、低漂移的放大器，、低漂移的放大器，灵敏度（几十灵敏度（几十 V）用超高频二极管，频率范围（用超高频二极管，频率范围（1GHz）检波器置于探头内检波器置于探头内减少高频信号的传输损失。减少高频信号的传输损失。第35页，本讲稿共78页3.3.5 3.3.5 峰值电压的测量峰值电压的测量（续）（续）（续
23、）（续）二、峰值检波器二、峰值检波器u uc c(t)(t)充电充电放放电电串联式串联式并联式并联式T Tmax max、T Tminmin是被测电压的最大周期和最小周期是被测电压的最大周期和最小周期起隔直流作用起隔直流作用第36页，本讲稿共78页3.3.5 3.3.5 峰值电压的测量峰值电压的测量（续）（续）（续）（续）三、刻度特性三、刻度特性以正弦波的有效值为刻度以正弦波的有效值为刻度以正弦波的有效值为刻度以正弦波的有效值为刻度非正弦波换算非正弦波换算“示值同则峰值同示值同则峰值同”第37页，本讲稿共78页3.3.5 3.3.5 峰值电压的测量峰值电压的测量（续）（续）（续）（续）例例3
24、3：用峰值表分别测方波、三角波，电压表读数均为用峰值表分别测方波、三角波，电压表读数均为5V，问被测电压的有效值分别为多少？，问被测电压的有效值分别为多少？峰值：峰值：有效值：有效值：第38页，本讲稿共78页3.3.5 3.3.5 峰值电压的测量峰值电压的测量（续）（续）（续）（续）四、误差分析四、误差分析理论误差理论误差 频率误差频率误差波形误差波形误差原因：原因：放电使测量值小于实际值放电使测量值小于实际值（固有负误差）（固有负误差）正弦波的相对误差：正弦波的相对误差：原因：原因：周期长，放电长，误差大周期长，放电长，误差大（适合高频测量）（适合高频测量）低频相对误差：低频相对误差：原因：
25、原因：对波形的凸起部分非常敏感对波形的凸起部分非常敏感失真正弦波：失真正弦波：尽量不用峰值表尽量不用峰值表第39页，本讲稿共78页3.2.6 3.2.6 脉冲电压的测量脉冲电压的测量方法：方法：1、峰值表测量、峰值表测量较大的较大的q值值2、脉冲电压表、脉冲电压表带脉冲保持电路带脉冲保持电路3、示波器、示波器宽频带宽频带第40页，本讲稿共78页3.3 3.3 噪声电压的测量噪声电压的测量3.3.1 噪声电压的基本特性噪声电压的基本特性3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压3.3.3 放大器的噪声参数及其测量放大器的噪声参数及其测量第41页，本讲稿共78页3.3.1 噪声电压的
26、基本特性噪声电压的基本特性一、分类一、分类1 1、按噪声来源：、按噪声来源：2 2、按功率谱：、按功率谱：有色有色噪声噪声白噪声白噪声热热热热噪声噪声噪声噪声散粒散粒散粒散粒噪声噪声噪声噪声人为人为噪声噪声自然自然噪声噪声电路内部电路内部噪声噪声第42页，本讲稿共78页3.3.1 噪声电压的基本特性噪声电压的基本特性（续）（续）（续）（续）1 1、按噪声来源分、按噪声来源分 人为人为噪声噪声邻近电台干扰、高压线的电晕放电等邻近电台干扰、高压线的电晕放电等邻近电台干扰、高压线的电晕放电等邻近电台干扰、高压线的电晕放电等 自然自然噪声噪声打雷放电、雨点静电、太阳的噪声电波等打雷放电、雨点静电、太阳
27、的噪声电波等打雷放电、雨点静电、太阳的噪声电波等打雷放电、雨点静电、太阳的噪声电波等 电路内部电路内部噪声噪声由元器件（晶体管、由元器件（晶体管、由元器件（晶体管、由元器件（晶体管、R R R R等）内部带电质点运动等）内部带电质点运动等）内部带电质点运动等）内部带电质点运动不规则造成的现象。不规则造成的现象。不规则造成的现象。不规则造成的现象。一、分类一、分类第43页，本讲稿共78页3.3.1 噪声电压的基本特性噪声电压的基本特性（续）（续）（续）（续）2 2、按功率谱分、按功率谱分 有色有色噪声噪声在频率范围内能量分布在频率范围内能量分布在频率范围内能量分布在频率范围内能量分布不均匀不均匀
28、不均匀不均匀 白白噪声噪声在频率范围内能量分布在频率范围内能量分布在频率范围内能量分布在频率范围内能量分布均匀均匀均匀均匀热热热热噪声噪声噪声噪声 由于材料内部微粒不规则的热运动产生的由于材料内部微粒不规则的热运动产生的由于材料内部微粒不规则的热运动产生的由于材料内部微粒不规则的热运动产生的 散粒散粒散粒散粒噪声噪声噪声噪声 在晶体管的在晶体管的在晶体管的在晶体管的PNPNPNPN结中，由于电荷运动不连续而产生的晶结中，由于电荷运动不连续而产生的晶结中，由于电荷运动不连续而产生的晶结中，由于电荷运动不连续而产生的晶体管内部噪声体管内部噪声体管内部噪声体管内部噪声一、分类一、分类第44页，本讲稿
29、共78页3.3.1 噪声电压的基本特性噪声电压的基本特性（续）（续）（续）（续）1 1、白噪声电压的瞬时值呈正态分布，其概率密度函数：白噪声电压的瞬时值呈正态分布，其概率密度函数：白噪声电压的瞬时值呈正态分布，其概率密度函数：白噪声电压的瞬时值呈正态分布，其概率密度函数：二、白噪声的统计特性二、白噪声的统计特性噪声电压噪声电压瞬时值瞬时值噪声电压噪声电压的有效值的有效值2 2、白噪声的功率谱密度：白噪声的功率谱密度：白噪声的功率谱密度：白噪声的功率谱密度：第45页，本讲稿共78页3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压一、读数修正一、读数修正K K K KF F F F未知未知
30、未知未知刻度换算：K KF F的求解：的求解：第46页，本讲稿共78页3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压（续）（续）（续）（续）二、需要考虑的问题二、需要考虑的问题1 1、带宽准则、带宽准则2 2、测量时间的影响、测量时间的影响3 3、波峰因数的影响、波峰因数的影响第47页，本讲稿共78页3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压（续）（续）（续）（续）二、需要考虑的问题二、需要考虑的问题1、带宽准则修正后的修正后的噪声电压噪声电压被测系统被测系统 的的噪声带宽噪声带宽测得的噪测得的噪声电压声电压被测系统电压被测系统电压表的噪声带宽表的噪声带宽第48页，本讲
31、稿共78页3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压（续）（续）（续）（续）B3dBBwn0.786-21.4%2Bwn0.872-12.8%5Bwn0.941-5.9%8Bwn0.962-3.8%电压表的电压表的3dB带宽带宽5%带宽准则：带宽准则：带宽准则：带宽准则：电压表的电压表的3dB带宽为被测系统的带宽为被测系统的810810倍倍第49页，本讲稿共78页3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压（续）（续）（续）（续）二、需要考虑的问题二、需要考虑的问题2、测量时间的影响时间影响：时间影响：窄带时间长窄带时间长宽带时间短宽带时间短例：例：例：例：测测5Hz
32、5Hz和和1KHz1KHz系统的噪声，使误差系统的噪声，使误差1%1%，则所需时间，则所需时间分别为分别为1000s1000s和和5s5s。低频测量：低频测量：通常记录其波形，测其峰峰值再换算。通常记录其波形，测其峰峰值再换算。T时间内的时间内的测得值测得值被测系统的被测系统的噪声带宽噪声带宽测量测量时间时间第50页，本讲稿共78页3.3.2 用平均值表测量噪声电压用平均值表测量噪声电压（续）（续）（续）（续）二、需要考虑的问题二、需要考虑的问题3、波峰因数的影响量程准则量程准则：表头示值不得超过满刻度值的一半表头示值不得超过满刻度值的一半半满度测量半满度测量第51页，本讲稿共78页3.3.3
33、 器件和放大器噪声的测量器件和放大器噪声的测量一、与噪声相关的参数一、与噪声相关的参数1 1、等效输入噪声、等效输入噪声Uni ni2 2、噪声带宽、噪声带宽B Bwnwn3 3、信噪比、信噪比SNRSNR4 4、噪声系数、噪声系数F F二、测量方法：二、测量方法：正弦信号法正弦信号法正弦信号法正弦信号法噪声发生器法噪声发生器法噪声发生器法噪声发生器法中、低频中、低频高频高频第52页，本讲稿共78页3.3.3 器件和放大器噪声的测量器件和放大器噪声的测量（续）（续）（续）（续）1 1、等效输入噪声、等效输入噪声Uni ni的测量的测量的测量的测量（1）定义：）定义：把放大器的全部噪声折算为输入
34、端的噪声电把放大器的全部噪声折算为输入端的噪声电把放大器的全部噪声折算为输入端的噪声电把放大器的全部噪声折算为输入端的噪声电压压压压U Uni ni ni ni或噪声电流或噪声电流或噪声电流或噪声电流I I I Ini ni ni niA无噪声无噪声放大器放大器U UniniU Us sR Rs sU UnonoA无噪声无噪声放大器放大器I IniniU Us sR Rs sU UO O电压源电压源电流源电流源第53页，本讲稿共78页3.3.3 器件和放大器噪声的测量器件和放大器噪声的测量（续）（续）（续）（续）1 1、等效输入噪声、等效输入噪声Uni的测量的测量的测量的测量（2）测量）测量A
35、无噪声无噪声放大器放大器U UniniR Rs sU Unono被测器件的输被测器件的输出噪声电压出噪声电压电压增电压增益益Au正弦信号法正弦信号法正弦信号法正弦信号法噪声发生器法噪声发生器法噪声发生器法噪声发生器法第54页，本讲稿共78页3.3.3 器件和放大器噪声的测量器件和放大器噪声的测量（续）（续）（续）（续）1 1、等效输入噪声、等效输入噪声、等效输入噪声、等效输入噪声Uni ni的测量的测量正弦信号法正弦信号法步骤：步骤：U UniniR Rs sU UnonoA AB B、去掉去掉去掉去掉U U U Us s s s，保留，保留，保留，保留R R R Rs s s s，测得，测得
36、，测得，测得U U U UnonononoC C、Note：a、UniPP2 2取负，取负，P P1 1PUU2 2取负，取负，U U1 1UU2 2注意系数区别注意系数区别第62页，本讲稿共78页3.4 分贝的测量分贝的测量（续）（续）（续）（续）3.4.1 3.4.1 数学定义数学定义3、绝对电平、绝对电平注意单位一致注意单位一致（1）功率电平）功率电平dBm假定假定假定假定：以基准量以基准量P01mW作为作为0功率电平（功率电平（0dBm），），则则PX的功率电平定义为：的功率电平定义为：第63页，本讲稿共78页3.4 分贝的测量分贝的测量（续）（续）（续）（续）3.4.1 3.4.1
37、数学定义数学定义3、绝对电平、绝对电平（2）电压电平）电压电平dBV假定：假定：假定：假定：以基准量以基准量U00.775V（正弦有效值正弦有效值）作为作为0电电压电平（压电平（0dBV），），则则UX的电压电平定义为：的电压电平定义为：Note：P P P PV V V V并未指定阻抗，应指并未指定阻抗，应指并未指定阻抗，应指并未指定阻抗，应指任意阻抗任意阻抗任意阻抗任意阻抗当当当当R R R R600600600600欧，欧，欧，欧，P P P Pw w w wP P P PV V V V第64页，本讲稿共78页3.4 分贝的测量分贝的测量（续）（续）（续）（续）3.4.1 3.4.1 数
38、学定义数学定义4、音量单位（、音量单位（VUVolume Units）0VU0VU：600欧阻抗上吸取功率为欧阻抗上吸取功率为1mW，则当则当600欧阻抗上吸取功率为欧阻抗上吸取功率为PXmW时时VU为为:第65页，本讲稿共78页3.4 分贝的测量分贝的测量（续）（续）（续）（续）3.4.2 3.4.2 分贝值的测量分贝值的测量应用范围：应用范围：测量放大器增益或与音响设备有关的参数测量放大器增益或与音响设备有关的参数读数：读数：读数量程读数指示值读数量程读数指示值例例：P97 例例2和例和例3实质：实质：仍是交流电压的测量，只是表盘以仍是交流电压的测量，只是表盘以仍是交流电压的测量，只是表盘
39、以仍是交流电压的测量，只是表盘以dBdB刻度刻度刻度刻度例例例例：P111 MFP111 MF2020表表表表第66页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量失真：失真：特点：特点：在线性电路中，由于电路的在线性电路中，由于电路的工作点选择不工作点选择不当当或或信号幅度信号幅度超过了电路的线性范围，使信号进超过了电路的线性范围，使信号进入了非线性区而产生非线性失真。入了非线性区而产生非线性失真。产生新的频率分量产生新的频率分量用非线性系数用非线性系数（失真度）表示（失真度）表示第67页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量截止截止失真失真饱和饱和失真失真统称平顶失真统称平顶失真第68
40、页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量纯纯R负载：负载：3.5.1 3.5.1 3.5.1 3.5.1 失真度的定义失真度的定义定义：定义：全部谐波分量的功率之和与基波功率之全部谐波分量的功率之和与基波功率之比的平方根值。比的平方根值。全部谐波电压的有效值与基波电压的有全部谐波电压的有效值与基波电压的有效值之比。效值之比。公式：公式：多次谐波分量多次谐波分量的总有效值的总有效值基波有效值基波有效值U U U U1 1 1 1难于测量难于测量难于测量难于测量第69页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.1 3.5.1 3.5.1 3.5.1 失真度的定义失真度的定义失真度的
41、定义失真度的定义常用公式：常用公式：被测信号的总被测信号的总有效值有效值第70页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.1 3.5.1 失真度的定义失真度的定义失真度的定义失真度的定义两者关系：两者关系：第71页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.2 3.5.2 失真度测量仪原理失真度测量仪原理方法：方法：1 1、基波抑制法（单音法）、基波抑制法（单音法）、基波抑制法（单音法）、基波抑制法（单音法）2 2 2 2、交互调制法（双音法）、交互调制法（双音法）3 3 3 3、白噪声法、白噪声法应用广泛应用广泛准确度高准确度高准确度高、新准确度高、新第72页，本讲稿共78
42、页3.失真度的测量失真度的测量3.5.2 3.5.2 失真度测量仪原理失真度测量仪原理1、基波抑制法（单音法）、基波抑制法（单音法）衰减器衰减器基波抑基波抑制网络制网络有效值有效值电压表电压表12S被测被测信号信号S1S2第73页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.2 3.5.2 失真度测量仪原理失真度测量仪原理1、基波抑制法（单音法）、基波抑制法（单音法）特点：特点：电路简单，调频方便，应用广泛电路简单，调频方便，应用广泛电路简单，调频方便，应用广泛电路简单，调频方便，应用广泛性能取决于性能取决于性能取决于性能取决于“基波抑制电路基波抑制电路基波抑制电路基波抑制电路”的选频特
43、性的选频特性的选频特性的选频特性文氏电路文氏电路双双T T网络网络选频电路选频电路选频电路选频电路第74页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.2 3.5.2 失真度测量仪原理失真度测量仪原理2、交互调制法（双音法）、交互调制法（双音法）输入信号的区别：输入信号的区别：输入信号的区别：输入信号的区别：基波抑制法基波抑制法交互调制法交互调制法白噪声法白噪声法单个正弦信号单个正弦信号失真的正弦信号失真的正弦信号失真的正弦信号失真的正弦信号第75页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.2 3.5.2 失真度测量仪原理失真度测量仪原理2、交互调制法（双音法）、交互调制法（双
44、音法）原理：原理：原理：原理：V0fqVqfpV Vp pV2V3V4ffp+2fqfp-2fq第76页，本讲稿共78页3.失真度的测量失真度的测量3.5.2 3.5.2 失真度测量仪原理失真度测量仪原理3、白噪声法、白噪声法方法：方法：方法：方法：滤除滤除滤除滤除f f f f0 0 0 0的白噪声作为测量信号，输出若含有的白噪声作为测量信号，输出若含有的白噪声作为测量信号，输出若含有的白噪声作为测量信号，输出若含有f f f f0 0 0 0的信号的信号的信号的信号说明有失真，测出说明有失真，测出说明有失真，测出说明有失真，测出f f f f0 0 0 0的幅值为的幅值为的幅值为的幅值为V V V V0 0 0 0，及输出噪声电压，及输出噪声电压，及输出噪声电压，及输出噪声电压V V V VN N N N，则，则，则，则失真度为：失真度为：失真度为：失真度为：第77页，本讲稿共78页作业作业P1133.2，3.5，3.63.7，3.11第78页，本讲稿共78页