路中任意一点对地的交流电压。交流电压的常用测量方法有电压表法和示波器法。
5．12 甲、乙两台DVM，甲的显示器显示的最大值为9999，乙为19999，问： （1）它们各是几位的DVM，是否有超量程能力？ （2）若乙的最小量程为200mV，其分辨率为多少？
（3）若乙的固有误差为?U??(0.05%Ux?0.02%Um)，分别用2V和20V档测量
Ux?1.56V电压时，绝对误差和相对误差各为多少？
答：（1）超量程能力是DVM的一个重要的性能指标。1/2位和基本量程结合起来，可说明DVM是否具有超量程能力。甲是4位DVM，无超量程能力；乙为4位半DVM，可能具有超量程能力。
（2）乙的分辨率指其末位跳动±1所需的输入电压，所以其分辨率为0.1mV。 （3）用2V挡测量 绝对误差 ?U??(0.05%Ux?0.02%Um)
??(0.05%?1.56?0.02%?2)?0.118V 相对误差 ?x?用20V挡测量
绝对误差 ?U??(0.05%Ux?0.02%Um)
??(0.05%?1.56?0.02%?20)?0.478V 相对误差 ?x??U0.118?100%??100%?5.9% U2?U0.478?100%??100%?2.4% U20
思考与练习6
6．1 目前常用的测频方法有哪些，各有何特点？
答：目前常用的频率测量方法按工作原理可分为直接法和比对法两大类。 （1）直接法
是指直接利用电路的某种频率响应特性来测量频率的方法。电桥法和谐振法是这类测量方法的典型代表。直接法常常通过数学模型先求出频率表达式，然后利用频率与其它已知参数的关系测量频率。如谐振法测频，就是将被测信号加到谐振电路上，然后根椐电路对信号发生谐振时频率与电路的参数关系fx?1/2?LC，由电路参数L、C的值确定被测频率。 （2）比对法
是利用标准频率与被测频率进行比较来测量频率。其测量准确度主要取决于标准频率的准确度。拍频法、外差法及计数器测频法是这类测量方法的典型代表。尤其利用电子计数器测量频率和时间，具有测量精度高、速度快、操作简单、可直接显示数字、便于与计算机结合实现测量过程自动化等优点，是目前最好的测频方法。
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6．2 通用电子计数器主要由哪几部分组成？画出其组成框图。
答：电子计数器一般由输入通道、计数器、逻辑控制、显示器及驱动等电路构成。 Tx
被测信号 放大 整形 主门 计数 译码 显示 门控信号 逻辑 控制 TS 晶体振荡 分频电路 图6.1电子计数器组成框图 6．3 测频误差主要由哪两部分组成？什么叫量化误差？使用电子计数器时，怎样减小量化误差？
答：电子计数器测频是采用间接测量方式进行的，即在某个已知的标准时间间隔内，测出被测信号重复的次数N，然后由公式计算出频率。其误差主要由两部分组成。一是计数的相对误差，也叫量化误差；二是闸门开启时间的相对误差。按最坏结果考虑，频率测量的公式误差应是两种误差之和。
量化误差是利用电子计数器测量频率，测量实质是已知的时间内累计脉冲个数，是一个量化过程，这种计数只能对整个脉冲进行计数，它不能测出半个脉冲，即量化的最小单位是数码的一个字。量化误差的极限范围是±１个字，无论计数值是多少，量化误差的最大值都是?1一个字，也就是说量化误差的绝对误差?N??1。因此，有时又把这种误差称为“?1个字误差”，简称“?1误差。”这种测量误差是仪器所固有的，是量化过程带来的。当被测量信号频率一定时，主门开启的时间越长，量化的相对误差越小，当主门开启时间一定时,提高被测量信号的频率，也可减小量化误差的影响。 6．4 测量周期误差由哪几部分组成？什么叫触发误差？测量周期时，如何减小触发误差的影响？
答：电子计数器测量周期也是采用间接测量方式进行的，与测频误差的分析类似，测周误差也由两项组成，一是量化误差，二是时标信号相对误差。测周时输入信号受到噪声干扰，也会产生噪声干扰误差，这是一种随机误差，也称为触发误差。触发误差是指在测量周期时，由于输入信号中的干扰噪声影响，使输入信号经触发器整形后，所形成的门控脉冲时间间隔与信号的周期产生了差异而产生的误差，触发误差与被测信号的信噪比有关，信噪比越高，触发误差就越小，测量越准确。
6．5 使用电子计数器测量频率时，如何选择闸门时间？
答：电子计数器测量频率时，当被测信号频率一定时，主门开启时间越长，量化的相对误差就越小。所以在不使计数器产生溢出的前提，扩大主门的开启时间Ts，可以减少量化误差的影响。但主门时间越长测量时间就越长，所以两者应该兼顾。
6．6 使用电子计数器测量周期时，如何选择周期倍乘？ 答：电子计数器测量周期时，“周期倍乘”后再进行周期测量，其测量精确度大为提高。需
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要注意的是所乘倍数k要受到仪器显示位数等的限制。
6．7 欲用电子计数器测量=200HZ的信号频率，采用测频（闸门时间为1s）和测周（时标为0.1μs）两种方案，试比较这两种方法由±1误差所引起的测量误差。 答：①测频时，量化误差为
?N11??????5?10?3 Nfx?Ts200?1②测周时，量化误差为
f?N1200????x??7??2?10?3 NTx?fcfc10 从计算结果可以看出，采用测周方法的误差小些。
6．8 使用电子计数器测量相位差、脉冲宽度时，如何选择触发极性？ 答：电子计数器测量相位差、脉冲宽度时时通常是测量两个正弦波上两个相应点之间的时间间隔，触发极性可以取“+”，也可以取“-”，根据测量方便进行选择。为了减小测量误差，可利用两个通道的触发源选择开关，第一次设置为“+”，信号由负到正通过零点，测得T1；第二次设置为“-”，信号由正到负通过零点，测得T2；两次测量结果取平均值。
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6．9 欲测量一个=1MHZ的石英振荡器，要求测量准确度优于±1×10，在下列几种方案中，哪种是正确的，为什么？
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（1） 选用E312型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。
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（2） 选用E323型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。 （3） 通用计数器型号同上，闸门时间置于10s。
答：要看哪个方案正确，就是要比较哪种方案的测量准确度符合要求。
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（1）选用E312型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。
?f??1?fx?fc?????f?Tfxfcs?x?1?6?6???( ?1?10)??2?106?1?10?1?-7
（2）选用E323型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。
（3）通用计数器型号同上，闸门时间置于10s。
?f??1?fx?fc?????f?Tfxfcs?x?1?7?7???( ?1?10)??2?106?1?10?10? 从计算结果可以看出第3种方法是正确的，它符合测量准确度的要求。
6．10 利用频率倍增方法，可提高测量准确度，设被测频率源的标称频率为=1MHZ，闸门时
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间置于1s，欲把±1误差产生的测频误差减少到1×10，试问倍增系数应为多少？ 答：倍增前量化误差为
?N11??????1?10?6 6Nfx?Ts1?10?1 18
1?10?65 倍增系数为 M? ??10?111?10
6．11 利用下述哪种测量方案的测量误差最小？
（1） 测频，闸门时间1s。 （2） 测周，时标100μs。 （3） 周期倍乘，N=1000。
答：对于一确定频率f，可以根据中界频率进行判断。
fc?114??4?10Hz ?6T100?10fc?Ts4?104?200Hz 1中界频率f0?若题目中给定的被测频率低于中界频率，则采用测周法比测频法误差小，若先经过“周期倍乘”，再进行周期测量则误差最小。
思考与练习7
7．1 低频信号源中的主振器常用哪些电路？为什么不用LC正弦振荡器直接产生低频正弦振荡？
答：低频信号源中的主振器一般由RC振荡电路或差频式振荡电路组成。相对来说采用RC振荡电路或差频式振荡电路比LC振荡电路简单，调节方便。
7．2 画出文氏桥RC振荡器的基本构成框图，叙述正反馈桥臂的起振条件和负反馈桥臂的稳幅原理。 答： R1 C1 + A
- fo C2 R2
R3 R4
图7.1文氏电桥振荡器的原理框图
图7.1为文氏电桥振荡器的原理框图。R1、C1、R2、C2组成RC选频网络，可改变振荡器的频率；R3、R4组成负反馈臂，可自动稳幅。 在f?f0?1时，输入信号经RC选频网络传输到运算放大器。同相端的电压与运2?RC算放大器的反馈网络形成的电压同相，即有?f?0和?a??f?2n?。这样，放大器和RC选
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频网络组成的电路刚好组成正反馈系统，满足振荡的相位条件，因而有可能振荡。此时，反馈系数F=1/3，因此只要后接的二级放大器的电压放大倍数为AV?3，那么就满足了振荡器起振的幅值条件AVF≥1，可以维持频率f?f0?1时的等幅正弦振荡。 2?RC1的信号2?RC实际电路中，其中R3是具有负温度系数的热敏电阻。在振荡器的起振阶段，由于温度低，R3的阻值较大，负反馈系数小，使负反溃放大器的电压增益大于3，f?产生增幅振荡。随着该信号的增大，流过R3的电流增大，从而使R3的温度升高，阻值下降，反馈深度加深，负反馈放大器的电压放大倍数减小，只要R3、R4选择恰当，最后将达到稳定的等幅正弦振荡。当电路进入稳定的等幅振荡之后，如果由于某种原因引起输出 电压增大时，由于V0直接接在R3、R4的串联电路中，从而使流过R3的电流增大，R3减小也会使负反馈放大器的放大倍数下降，令输出电压减小，达到稳定输出电压的目的。
7．3 高频信号发生器主要由哪些电路组成？各部分的作用是什么？
答：高频信号发生器组成的基本框图如图7.2所示。主要包括主振级、缓冲级、调制级、输出级、监测电路和电源等电路。
主振级产生高频振荡信号，该信号经缓冲级缓冲后，被送到调制级进行幅度调制和放大，调制后的信号再送给输出级输出，以保证具有一定的输出电平调节范围。监测电路监测输出信号的载波电平和调制系统数，电源用于提供各部分所需的直流电压。
内调制
振荡器
外调制输入 外 内 调制度计 AM K FM 可变 输出 输出级 调制级 缓冲级 振荡器 电抗器
电压表 电源
图7.2高频信号发生器框图
7．4 高频信号发生器中的主振级有什么特点？为什么它总是采用LC振荡器？
答：主振级用于产生高频振荡信号，它决定高频信号发生器的主要工作特性。按产生主振信号的方法不同，高频信号发生器可分为调谐信号发生器、锁相信号发生器和合成信号发生器三大类。由调谐振荡器构成的信号发生器称为调谐信号发生器。常用的调谐振荡器就是晶体管LC振荡电路，LC振荡电路实质上是一个正反馈调谐放大器，主要包括放大器和反馈网络两个部分。这种电路易于在高频段起振和调节。 7．5 函数信号发生器的设计方案由几种？简述函数信号发生器由三角波转变为正弦波的二极管网络的工作原理。
答：函数信号发生器实际上是一种多波形信号源，可以输出正弦波、方波、三角波、斜波、
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