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1、第3章常用电子测量仪器现在学习的是第1页，共69页目目 录录l第1章绪论l第2章误差分析和测量数据处理l第3章常用电子测量仪器l第4章示波测试和测量技术l第5章电路元器件参数的测量l第6章电子电路参数的测量l第7章频域测量l第8章数据域测量l第9章自动测试系统现在学习的是第2页，共69页第第3章章 常用电子测量仪器常用电子测量仪器 l本章重点本章重点l3.1 电压测电压测量量仪仪器器l3.1.1 概述概述l3.1.2 模模拟拟式式电压电压表表l3.1.3 数字式数字式电压电压表表l3.1.4 数字式万用表数字式万用表l3.2 信号信号发发生器生器l3.2.1 概述概述现在学习的是第3页，共69
2、页l3.2.2 频频率合成技率合成技术术l3.2.3 任意波形信号任意波形信号发发生器生器l3.3 频频率率测测量量仪仪器器l3.3.1 概述概述l3.3.2 数字数字频频率率计计l3.3.3 通用通用电电子子计计数器数器l3.4 实训实训l3.5 习题习题 现在学习的是第4页，共69页本章重点本章重点l电压测量仪器电压测量仪器（模拟式电压表、数字式电压表、数字式（模拟式电压表、数字式电压表、数字式万用表）万用表）l信号发生器信号发生器l频率测量仪器频率测量仪器现在学习的是第5页，共69页3.1 电压测量仪器电压测量仪器3.1.1 概述概述电压电压表征电信号能量的三个基本参数（电压、表征电信号
3、能量的三个基本参数（电压、电流、功率）之一。电流、功率）之一。l1电压测量对仪表的基本要求l2电压测量仪器的分类l3交流电压的基本参数（1）峰值（图3-1）（2）平均值（图3-2）（3）有效值（4）波形因数和波峰因数表3-1现在学习的是第6页，共69页3.1.2 模拟式电压表模拟式电压表1分类l按电压表工作频段分类l按测量电压的量级分类l按刻度特性分类l按电路组成不同分类l按检波原理分类2模拟式电压表的结构原理l普通直流电压表图3-3l直流电子电压表图3-4l模拟式交流电压表图3-5现在学习的是第7页，共69页电压表度盘是以正弦波的有效值定度的。电压表度盘是以正弦波的有效值定度的。放大-检波式
4、图3-5(a)l频率范围受放大器频带的限制，一般为20Hz10MHz。l灵敏度受放大器内部噪声的限制，可做到mV级，可作为“低频毫伏表”、“视频毫伏表”。l检波器多为平均值型或有效值型检波器，分别构成平均值电压表和有效值电压表。l平均值电压表测量交流电压时，读数与被测电压的平均值成正比。l有效值电压表测量交流电压时，示值就是被测交流信号的有效值。现在学习的是第8页，共69页检波-放大式图3-5（b）l测量频率范围取决于检波器的频率响应，称“高频电压表”或“超高频电压表”。l采用峰值检波器的电压表称为峰值电压表。l峰值电压表的读数与被测电压的峰值成正比。外差式图3-5（c）l既有较高的上限工作频
5、率，又有很高的灵敏度，常用作高频微伏表，其上限频率可达几百兆赫，最小量程达微伏级。现在学习的是第9页，共69页3YB2173交流毫伏表l技术性能指标电压测量量程300100（分贝范围-70dB+40dB）工作频率范围：5Hz2MHz（双路）电压误差：3%（基准频率1KHz）频率响应误差：在20Hz200KHz挡3%，在5Hz20Hz，200KHz2MHz挡10%（以上误差均为满度值之比值）输入阻抗1M；输入电容50PF最大输入电压：3001量程时300；3100量程时500刻度值：正弦波有效值1=0dB值，1mW=0dBm电源电压：额定电压220（50Hz）l模拟式电压表的使用方法YB2173
6、前面板配置图及说明图3-6操作方法现在学习的是第10页，共69页1分类l按用途分：直流数字电压表、交流数字电压表和数字万用表。l按A/D转换器的原理分：比较式、积分式和复合式。2DVM的主要技术指标l测量范围l分辨力l测量速度l输入阻抗l固有误差和工作误差l抗干扰能力l输入零电流3.1.3 数字式电压表数字式电压表（DVM）现在学习的是第11页，共69页3结构原理图3-7l直流数字电压表是许多数字式电测仪表的核心部件。l交流电压的测量需附加一个交流（AC）/直流（DC）变换器。l直流数字电压表根据A/D转换器的转换方式分：比较型DVM 图3-8设被测电压Ux=1893mV，则电路完成一次A/D
7、变换的比较过程图3-9积分型DVM 图3-10图3-11复合型DVM 现在学习的是第12页，共69页4DS-26A型双积分式数字电压表（1）主要技术性能l测量电压范围l灵敏度l准确度固有误差工作误差校准周期稳定性l输入阻抗l抗干扰能力l测量速率l输出方式（2）使用方法图3-12所示前面板配置图调零校准测量现在学习的是第13页，共69页3.1.4数字万用表数字万用表又称数字式多用表（DMM），在数字电压表的基础上再增加一些参量变换器，把被测量转换为直流电压信号就构成了DMM。测量过程图3-131转换电路l线性AC/DC变换器图3-14lI/V变换器图3-15l/V变换器图3-16现在学习的是第1
8、4页，共69页2.DT890B+数字万用表l特点l主要技术指标表3-2l面板构造图3-17l使用方法直流（DC)和交流（AC）电压测量直流（DC)和交流（AC）电流测量电阻测量电容测量晶体管测量二极管和通断测量注意事项现在学习的是第15页，共69页3.2 信号发生器信号发生器3.2.1 概述概述1信号发生器的基本概念在测试、研究或调整电子电路及设备、测定电路的电参量时，用于产生不同频率，不同波形的电压、电流信号的装置，统称为信号发生器，也称为信号源。信号发生器的分类：l按频率范围分类l按输出波形分类l按信号发生器的性能指标分类现在学习的是第16页，共69页2信号发生器的基本组成图3-18l振荡
9、器l变换器l输出电路l输出指示电路l电源3正弦信号发生器的性能指标l频率特性l输出特性l调制特性现在学习的是第17页，共69页3.2.2 频率合成技术频率合成技术从频率合成技术的发展来看，大致可分为三个阶段：l直接合成技术图3-19l间接合成技术：锁相合成法图3-20l数字频率合成技术直接数字合成技术图3-21锁相环数字合成技术图3-22现在学习的是第18页，共69页3.2.3 任意波形信号发生器任意波形信号发生器任意波形信号发生器也称为函数发生器。l基本工作原理图3-23三角波形成正弦波图3-24NF-1651A函数发生器的工作原理工作波形图3-25lYB1636函数信号发生器主要技术性能使
10、用方法面板图图3-26现在学习的是第19页，共69页3.3频率和时间测量仪器频率和时间测量仪器3.3.1 概述概述周期性过程重复出现一次所需要的时间称为“周期”。周期性过程在单位时间内出现的次数称为“频率”。频率和时间测量技术按工作原理可分为：l直接法电桥法测频图3-28谐振法测频图3-29频率-电压（f V）转换法测频图3-30l比较法测频l示波法测量频率现在学习的是第20页，共69页3.3.2 数字频率计数字频率计主要用于测量频率和计数的电子计数器称为频率计数器或数字式频率计。l计数法测量频率的原理图3-31lFC-1000数字频率计主要技术性能面板配置图图3-32使用方法现在学习的是第2
11、1页，共69页3.3.3 通用电子计数器通用电子计数器具有多种测量功能的电子计数器称为通用电子计数器或频率时间计数器。1通用电子计数器的基本测量功能l累加计数图3-33l频率比测量图3-34l周期测量图3-35l时间间隔测量图3-36l自校准图3-37现在学习的是第22页，共69页2E-312A型通用电子计数器l通用电子计数器组成原理图3-38l主要技术指标l面板布置图3-39图3-40l测量使用方法l应用实例现在学习的是第23页，共69页3.4实训实训3.4.1 直流稳压电源的输出指示准确度和直流稳压电源的输出指示准确度和 纹波系数的测量纹波系数的测量一、实验目的二、实验仪器三、预习要求四、
12、实验内容和步骤（一）直流稳压电源的输出指示准确度的测量l测量原理l实验步骤（二）直流稳压电源纹波系数的测量l测量原理l实验步骤五.实验报告要求六.思考题现在学习的是第24页，共69页3.4.2 交流信号基本参数的测量交流信号基本参数的测量一、实验目的二、实验仪器三、预习要求四、实验内容和步骤（一）正弦信号频率和频率准确度的测量l测量原理l实验步骤（二）正弦信号幅度和输出电平的频响测量五.实验报告要求六.思考题现在学习的是第25页，共69页3.5习题习题l1交流电压的平均值，峰值，有效值是如何定义的？均值电压表和峰值电压表的刻度一般是按什么定度的(无特殊说明)？l2用均值型电压表分别测量正弦波、
13、方波和三角波电压，示值都为V，问：（）对每个波形来说，读数代表何意义？（）它们的峰值、平均值、有效值各为多少？现在学习的是第26页，共69页l3用峰值型电压表测量正弦波、方波和三角波三种电压，示值都为V，回答上题相同的问题？l4试比较均值型、峰值型、有效值型三种电压表在测量方波和三角波时的示值相对误差。l5已知某电压表采用有效值定度，如何用实验方法确定其检波的方式？举例说明之。现在学习的是第27页，共69页l6用8位逐次逼近比较式A/D转换器转换电压。已知满量程值Um=256V，Ux=222.5V和255V。求转换后的二进制电压值，给出测量的绝对误差。它的最大绝对误差为多少伏？l7简述双斜积分
14、式A/D转换器工作原理。l8用一种4位DVM2V量程测量1.2V电压，已知该仪器的固有误差为0.05%读数0.01%满度，求由于固有误差产生的测量误差，它的误差相当于几个字？现在学习的是第28页，共69页l9数字电压表的固有误差为（0.001%读数0.002%满度），求在2V量程测量1.8V和0.18V时产生的绝对误差和相对误差。l10下面四种DVM最大读数为()9999；()19999；()59999；()1999。它们各属于几位表？求第二种电压表在0.2V量程时的分辨力？现在学习的是第29页，共69页l11如需测量图3-43电路的基极静态电压，为使测量准确度较高，对电压表有何要求？如果使用
15、500型万用表（20kV）2.5V量程来测量是否恰当？测量发射极电压可以吗？l12模拟式万用表和数字式万用表都有红、黑表笔，在使用时须注意什么？l13简述信号发生器的基本组成和各部分的功能。现在学习的是第30页，共69页l14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？l15什么是频率合成技术？它有哪几种类型？l16函数信号发生器的设计方案有哪几种？简述函数信号发生器由三角波转变成正弦波的二极管整形网络的工作原理。l17时间和频率的测量方法有哪些？现在学习的是第31页，共69页l18简述数字频率计的测频原理，并画出其原理方框图。l19简述电子计数器测量周期的基本原理，并画出其原理方框
16、图。l20用计数器测频率，已知闸门时间和计数值N如表3-8所列，求各情况下的fx=?表3-8T10s1s0.1s10ms1msN1000 000100 00010 0001 000100fx现在学习的是第32页，共69页时标闸门时间1ms10ms0.1s1s10s0.1s0010000010000.010000.000000.000000.00001s10s0.1ms1ms001.0000表3-9自校时读数Nl21用某7位电子计数器进行自校。选用不同的时标和不同的闸门时间，其读数N为多少？请填完表3-9。现在学习的是第33页，共69页表3-1交流电压的波形与参数现在学习的是第34页，共69页图
17、3-1交流电压的峰值和幅值图3-2交流电压半波整流和全波整流后的波形现在学习的是第35页，共69页图3-3普通直流电压表电路图3-4电子电压表组成现在学习的是第36页，共69页图3-5模拟式电压表的基本方框图(a)放大检波式电压表(b)检波-放大式电压表(c)外差式电压表现在学习的是第37页，共69页平均值电压表平均值电压表l如果被测信号是正弦波，示值U为有效值。l如果被测信号是非正弦波，则必须进行“波形换算”。被测电压的有效值例3-1用全波均值型电压表测量正弦波、方波、三角波，电表指示都为1V，问被测电压的有效值分别为多少？波形误差为多少？l如果被测信号是非正弦波，直接将电压表的示值作为被测
18、电压的有效值带来的误差称为“波形误差”或“示值误差”。现在学习的是第38页，共69页峰值电压表峰值电压表l如果被测信号是正弦波，示值U为有效值。l如果被测信号是非正弦波，则必须进行“波形换算”。被测电压的有效值l如果被测信号是非正弦波，直接将电压表的示值作为被测电压的有效值带来的误差称为“波形误差”或“示值误差”。例3-2用峰值电压表测量正弦波、方波、三角波，电表指示都为1V，问被测电压的峰值、有效值各为多少？示值相对误差为多少？现在学习的是第39页，共69页图3-6YB2173交流毫伏表的前面板配置图现在学习的是第40页，共69页（1）测量范围包括显示位数、量程和超量程能力。量程是以基本量程
19、为基础，常为1V或10V，也有2V或5V。显示位数指能显示09共十个数码的位数。l位指最高位只能取“1”或“0”。位和基本量程结合起来，能说明DVM有无超量程能力。例如某3位DVM基本量程为1V，该DVM具有超量程能力。l最高位只能取05的位称为位。5位DVM指数字电压表的最大显示为599999。（2）分辨力l指DVM能够显示被测电压的最小变化值，即最小量程时显示器末位跳一个字所需的最小输入电压。例如SX1842DVM最小量程20mV，最大显示数为19999V，其分辨力为20mV/19999，即1V。现在学习的是第41页，共69页Ux测量示值；Um满量程值；a%Ux读数误差；b%Um满度误差。
20、l例3-3用4位数字电压表1.5V电压，分别用2V档和200V档测量，已知2V档和200V档固有误差分别为0.025%Ux1个字和0.03%Ux1个字。问：两种情况下由固有误差引起的测量误差分别为多少？固有误差DVM的固有误差通常用绝对误差表示：现在学习的是第42页，共69页图3-7直流数字电压表框图图3-8逐次逼近比较式电压表现在学习的是第43页，共69页图3-9逐次逼近比较过程波形图现在学习的是第44页，共69页图3-10双积分式数字电压表原理方框图图3-11双积分A/D变换原理图现在学习的是第45页，共69页图3-12DS-26A型数字电压表的前面板配置图现在学习的是第46页，共69页图
21、3-13数字式万用表的测量过程图3-14线性平均值AC/DC转换器原理图现在学习的是第47页，共69页图3-15I/V变换器的原理图图3-16恒流法/V变换器原理图现在学习的是第48页，共69页测试功能量程范围精确度(%rdg)DC 直流电压200m-2-20-200-1000V0.5%AC 交流电压200mV-2-20-200-700V0.8%DC 直流电流2m-20m-200m-10A0.8%AC 交流电流2m-20m-200m-10A1.0%电阻200-200M0.8%电容2000P-20n-200n-2-20F2.5%hFENPN PNP 0-1000 Ib=10A Uce3.0V二极
22、管测量最大测试电流为1.5mA表3-2测试功能、量程、测量误差等项指标现在学习的是第49页，共69页图3-17DT890B+数字万用表的面板现在学习的是第50页，共69页图3-18信号发生器原理方框图现在学习的是第51页，共69页图3-19直接合成法图现在学习的是第52页，共69页图3-20常用基本锁相环现在学习的是第53页，共69页图3-21直接数字合成系统图3-22CMOS全集成锁相环频率合成器现在学习的是第54页，共69页图3-23NF-1651A函数发生器方框图现在学习的是第55页，共69页图3-24由三角波整形成正弦波（a）正弦波的折线近似（b）二极管整形网络现在学习的是第56页，共
23、69页图3-25函数发生器波形图图3-26YB1636函数发生器的面板图现在学习的是第57页，共69页图3-28电桥法测频图3-29串联谐振法测频电路现在学习的是第58页，共69页图3-30 f V转换法测频现在学习的是第59页，共69页图3-31频率测量原理现在学习的是第60页，共69页图3-32FC-1000数字频率计的面板配置图现在学习的是第61页，共69页图3-33累加计数原理框图现在学习的是第62页，共69页图3-34频率比测量原理框图现在学习的是第63页，共69页图3-35周期测量原理框图现在学习的是第64页，共69页图3-36时间间隔测量原理框图现在学习的是第65页，共69页图3-37自校准原理框图现在学习的是第66页，共69页图3-38E312B通用电子计数器原理框图现在学习的是第67页，共69页图3-39E-312A前面板布置图图3-40E-312A后面板布置图现在学习的是第68页，共69页图3-43现在学习的是第69页，共69页