電工電子測量電子教案6-8章

宋悅孝主編張偉主審

電子測量與儀器（第2版）電子教案高等職業(yè)教育電子信息類貫通制教材（電子技術專業(yè)）第6章電子元器件測量與儀器知識要點：集中參數(shù)元件的等效集中參數(shù)元件的測量方法、工作原理電橋、Q表、晶體管特性圖示儀的組成及使用。6.1概述集中參數(shù)元件：當元器件的幾何尺寸遠小于工作信號波長時，電阻、電容、電感主要表現(xiàn)出與之名稱相符的阻抗特性。集中參數(shù)器件：晶體三極管、場效應管等表現(xiàn)為各自的基本特性。集中參數(shù)元件的測量內(nèi)容：對電阻值、電容量、電感量、電感品質(zhì)因數(shù)和電容損耗因數(shù)的測量。集中參數(shù)器件的測量內(nèi)容：對晶體三極管、場效應管等特性曲線的顯示與有關參數(shù)的測量。1.電阻器的等效實際電阻器的等效：純電阻R與寄生電感LR串聯(lián)。2.電容器的等效實際電容器的等效：串聯(lián)損耗電阻RCS與純電容C串聯(lián)；或者并聯(lián)損耗電阻RCP與純電容C并聯(lián)。損耗因數(shù)Dx的定義：

Dx=tanδ=RCS/XC=ωCRCSDx=tanδ=XC/RCP=1/ωCRCP

圖6.1實際電阻器的等效電路RLR（a）（b）C圖6.2實際電容器的等效電路RCSCRCP3.電感器的等效實際電感器的等效：串聯(lián)損耗電阻RLS與純電感L串聯(lián)；或者并聯(lián)損耗電阻RLP與純電感L并聯(lián)。品質(zhì)因數(shù)Q的定義：

Q=XL/RLS=ωL/RLSQ=RLP/XL=RLP/ωL集中參數(shù)元件測量方法：伏安法、電橋法和諧振法三種。圖6.3實際電感器的等效電路（a）（b）RLSLRLPL6.2伏安法及數(shù)字化測量

6.2.1伏安法原理依據(jù)：歐姆定律。特點：使用方便，測量精確度差，適用于低頻測量，較適合測量直流電阻。工作原理：忽略電壓表、電流表內(nèi)阻影響的情況下，存在關系：Z=U/I測量直流電阻時，電源為直流電源，則R=U/I。測量電容或電感時，電源為交流電源，存在關系：在忽略損耗電阻影響的情況下，存在關系：XL=ωL

；(6–1)結論1：被測電感或電阻較大，以及被測電容較小時，適合采用電流表內(nèi)接法測量；反之，適合采用電流表外接法測量。結論2：測量電感或電容時，如保持U、I、ω中兩個參數(shù)不變，只改變剩余的一個參數(shù)，可以實現(xiàn)電感或電容的直接測量。圖6.4伏安法測量原理圖（a）（b）AV電源ZAV電源Z返回6.2.2阻抗的數(shù)字化測量

原理步驟：用正弦信號在阻抗兩端產(chǎn)生交流電壓;分離電壓實部和虛部;用電壓數(shù)字化測量實現(xiàn)。

1.電感元件的測量左半部分為阻抗–電壓變換部分；兩個同步檢波器實現(xiàn)實部、虛部分離；峰值檢波器實現(xiàn)交–直流電壓變換，并提供基準電壓Ur。U1、U2、Ur均被送到電壓表雙積分式A/D變換器。圖6.5電感–電壓變換器ur–∞++運放同步檢波器ur峰值檢波器R1RxLxuoU1U2Ur同步檢波器jur

Urcosωt阻抗–電壓變換結論：因為Ur、R1均為常數(shù)，只要利用雙積分式數(shù)字電壓表測出U1、U2來，即可換算出Rx、Lx及Qx的大小來。2.電容元件的測量U2=–R1UrωCx圖6.6電容—電壓變換器–∞++運放urR1RxCxUo3.LCR參數(shù)測試儀分析得知：（Ω）（S）結論：只要先測出和，再把和同步整流并分解出實部和虛部，計算出上式中R、X、G、B后，即可以數(shù)字形式顯示出被測元件R、L、C、D、Q等參數(shù)。–∞++運放f正弦

+–+–

圖6.7LCR參數(shù)測試儀原理圖6.3電橋法測量集中參數(shù)元件原理：電橋平衡條件平衡電橋分類：直流電橋和交流電橋。特點：工作頻率較寬，測量精度較高，可達10–4，比較適合低頻阻抗元件的測量。6.3.1交流電橋1.工作原理組成：橋體、電源及平衡指示器。平衡條件為：

即：(6–2)φx+φ2=φ1+φ3(6–3)圖6.8交流電橋PZ1Z2Z3ZxIPG結論1：要使交流電橋完全平衡，必須同時滿足振幅平衡條件和相位平衡條件。所以相鄰兩橋臂為純電阻時，另兩個橋臂應呈現(xiàn)同性電抗；相對橋臂為純電阻時，另一相對橋臂應呈現(xiàn)異性電抗；兩個橋臂由純電阻構成時，呈現(xiàn)電抗特性的橋臂須由標準可調(diào)電阻和電抗件構成，該電抗件一般選用標準可調(diào)電容。設Z1、Z2為純電阻R1、R2時，滿足關系：分類：臂比電橋（相鄰橋臂為純電阻，適合測量電容），臂乘電橋（相對橋臂為純電阻，適合測量電感）。結論2：交流電橋的電源必須為純正弦波交流電源；否則，會使電橋產(chǎn)生假平衡，從而產(chǎn)生很大誤差。為了提高測量精確度，IP要經(jīng)過選頻放大器放大、檢波器檢波后送入檢流計。為了減小雜散耦合的影響，電橋各部分之間要良好屏蔽。即使采取以上措施，交流電橋也僅適合在音頻或低射頻段使用；否則，由于高頻段所用的高頻電源本身也是干擾源，而且高頻段要求的屏蔽效果難以達到，所以交流電橋不適合在高頻段測量。2.QS18A型萬用電橋（1）組成：橋體、信號源和晶體管檢流計。（2）測量電容（圖6.12）（3）測量電感（圖6.13）

Lx=R1R2C3

Qx=ωC3R3（4）使用方法圖6.14QS18A型萬用電橋面板結構圖μA讀數(shù)內(nèi)1kHz外456789111012123返回QS18A型萬用電橋的使用方法：將被測元件接到“被測元件接線柱”，撥動電源選擇開關至“內(nèi)1kHz”位置。如用外部電源，將外部電源接到“外接”，撥動電源選擇開關至“外”的位置。將測量選擇開關旋至“C”、“L”、“R≤10”或“R＞10”處。估計被測量的大小，選擇量程開關的位置。按照表6-1選擇合適的損耗倍率選擇開關擋位。調(diào)整靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕使指示電表讀數(shù)由小逐步增大。反復調(diào)節(jié)讀數(shù)盤和損耗平衡旋鈕，并逐步提高指示電表的靈敏度直至電橋平衡。電橋平衡時，滿足關系Lx（或Cx）=量程開關指示值×電橋讀數(shù)盤示值Qx（或Dx）=損耗倍率指示值×損耗平衡盤指示值6.3.2不平衡電橋定義:

依據(jù)電橋平衡條件進行測量的電橋。特點：操作簡便、測量時間短、易實現(xiàn)數(shù)字化測量。1.測量電阻（圖6.15）滿足關系：R2RRRRRXABCDUABUBDR1R1R3R3R2R4R4Uo除法電路DVM圖6.15新型不平衡電橋測量電阻電路EUABUBD∞運放1–++∞運放2–++推導得知：

（6–6）2.測量電感、電容不平衡電橋測量電感電路與圖6.15相似，用標準電感L、被測電感Lx代替標準電阻R和被測電阻Rx。測量電容時，分別用標準電容C、被測電容Cx代替R和Rx。測量電感、電容時，用交流電源代替直流電源。測量電感、電容時存在關系:6.4諧振法測量集中參數(shù)元件原理：LC諧振回路諧振特性。特點：諧振法高頻段的測量結果比較可靠。6.4.1

Q表的組成及工作原理定義：諧振法構成的測量儀器。測試功能：電容量、電感量、電容損耗因數(shù)與電感品質(zhì)因數(shù)。組成：測量回路、信號源、耦合回路及Q值電壓表。圖6.16Q表工作原理圖信號源耦合回路Q值電壓表LxR+–Us測量回路CsμAR2R11234IoI各組成部分的作用：信號源：信號源為正弦波信號源，其振蕩頻率范圍即為Q表工作頻率范圍。耦合回路：耦合回路用于將信號源輸出的信號耦合到測量回路，有電感耦合、電容耦合和電阻耦合等方式。耦合電阻又稱為插入電阻。Q值電壓表：即Q值刻度的電壓表，用于指示Q值大小。當Q值電壓表指示最大時，測量回路處于諧振狀態(tài)。測量回路：由電感、電容及回路等效損耗電阻R組成。如果測量回路處于諧振狀態(tài)，存在關系：UL＝–UC，XL=XC，Us＝IR＝IoR2

（6–7）當測量電感時，被測電感的品質(zhì)因數(shù)QL為QL≈

=QP當測量電容時，標準電感接入1、2，被測電容接入3、4。被測電容的損耗因數(shù)DC為DC≈

=

6.4.2測量電感1.串聯(lián)替代法測量步驟：將1、2端短接，調(diào)節(jié)Cs到較大電容C1位置，改變信號源頻率使回路諧振，設諧振頻率為f0，此時滿足：

（6–8）去掉短路線，將Lx接入回路，保持f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使回路重新諧振，此時滿足（6–9）Lx圖6.17串聯(lián)替代法測量電感原理圖M1234CsL信號源V返回求解式（6–8）和式（6–9）組成方程組，得到2.并聯(lián)替代法測量步驟：不接入Lx，調(diào)小Cs為C1，改變信號源頻率使回路諧振，設諧振頻率為f0，此時滿足（6–10）將Lx接至3、4端，保持信號源頻率f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使回路重新諧振，此時滿足:（6–11）求解式（6–10）和式（6–11）組成的方程組，得到：6.4.3測量電容1.串聯(lián)替代法測量步驟：將1、2端短接，調(diào)小Cs為C1，改變信號源頻率使測量回路諧振，設諧振頻率為f0。去掉短路線，將Cx接至1、2端，保持f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使測量回路重新諧振。上述兩步，測量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻率未變，故2.并聯(lián)替代法測量步驟：不接入Cx，調(diào)大Cs為C1，改變信號源頻率使測量回路諧振，設諧振頻率為f0。將Cx接至3、4端，保持信號源頻率f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使測量回路重新諧振。上述兩步，測量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻率未變，故C1=C2+CxCx=C1－C26.4.4Q表實例及使用方法圖6.18QBG-3型Q表面板圖主調(diào)電容度盤Cx接線柱Lx接線柱開定位零位校直Q值范圍Q值零位校直Q×1定位表定位細調(diào)定位粗調(diào)波段開關頻率旋鈕pFL、f對照表微調(diào)CLQ值返回1.測量準備先對定位表和Q值表機械調(diào)零，然后將定位粗調(diào)逆時針調(diào)到底，將“定位零位校直”和“Q值零位校直”置于中間，“微調(diào)（電容）”調(diào)到零，開機預熱10min。2.電感線圈Q值的測量將Lx接到Lx接線柱上；調(diào)節(jié)頻率旋鈕及波段開關至測量所需的頻率點；選擇合適Q值擋級；調(diào)節(jié)“定位零位校直”旋鈕使定位表指示為零，調(diào)節(jié)定位粗調(diào)及定位細調(diào)旋鈕使定位表指針指到“Q×1”處；調(diào)整主調(diào)電容度盤遠離諧振點，再調(diào)節(jié)“Q值零位校直”使Q值表指針指在零點上，最后調(diào)解主調(diào)電容度盤和微調(diào)旋鈕使回路諧振（Q值表指示最大），則Q值表示值即為被測線圈的Q值。3.電感量的測量首先估計一下被測線圈的電感量，按照表6-2選出對應頻率，再調(diào)節(jié)波段開關及頻率旋鈕使信號源頻率達到所需頻率值；將“微調(diào)”置于零點，調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使Q值表指示最大。此時，被測線圈的電感量等于主調(diào)電容度盤上讀出的電感值乘以L、f、倍率對照表中的倍率。4.線圈分布電容的測量將主調(diào)電容度盤調(diào)至某一適當電容值上，記為C1；再調(diào)節(jié)波段開關及頻率旋鈕使Q值表指示最大；重新調(diào)節(jié)波段開關、頻率旋鈕使信號源頻率為f1的兩倍，然后調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使Q值表指示最大，記為C2。則C0的計算式為：C0=(C1–4C2)/35.電容量的測量（1）小于460pF電容的測量采用并聯(lián)替代法測量。從Q表附件中選取一只電感量大于1mH的標準電感接至Lx接線柱，將“微調(diào)”調(diào)到零，主調(diào)電容度盤調(diào)至最大（500pF），記為C1；然后調(diào)節(jié)“定位零位校直”和“Q值零位校直”旋鈕使定位表及Q值表指示為零，再調(diào)節(jié)定位粗調(diào)及定位細調(diào)旋鈕使定位表指針指在“Q×1”處；最后調(diào)節(jié)頻率旋鈕及波段開關，使Q值表指示最大。將被測電容接至Cx接線柱，重新調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使Q值表指示最大，設電容度盤讀數(shù)為C2，則被測電容Cx的計算式為：Cx=C1–C2（2）大于460pF電容的測量采用串聯(lián)替代法測量。將標準電感接至Lx接線柱，調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤，使Q值表指示最大，設電容讀盤讀數(shù)為C1；取下標準電感，將其與被測電容串聯(lián)后再接于Lx接線柱上，重新調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使Q值表指示再次達到最大，設電容度盤讀數(shù)為C2。則6.電容損耗因數(shù)的測量首先將主調(diào)電容度盤調(diào)至500pF，記為C1，將大于1mH的標準電感接至Lx接線柱，調(diào)節(jié)波段開關及頻率旋鈕使Q值表指示最大，設它的讀數(shù)為Q1；然后將被測電容并接于Cx接線柱上，調(diào)小主調(diào)電容度盤至某值，設為C2，重調(diào)信號源頻率使Q值表再次指示最大，設讀數(shù)為Q2，則損耗因數(shù)Dx為：7.注意事項在使用Q表測量過程中應注意，被測元件不能直接放在儀器頂板上，要加一塊高頻損耗小的如聚乙烯之類的襯墊板；被測元件接線要短且接觸良好；被測元件的屏蔽罩要接到低電位接線柱上。6.5

晶體管特性圖示儀及應用用途：顯示各種晶體三極管、場效應管等的特性曲線，并據(jù)此測算器件各項參數(shù)。特點：用途廣泛、直接顯示、使用方便、操作簡單。6.5.1晶體管特性圖示儀的組成逐點測量法示意圖：VAVARBRCECEBIB0=0IB1IB2IB3IB4uCE(t)iC(t)0（b）（a）圖6.19晶體三極管輸出特性曲線及逐點測量法示意圖測量方法：動態(tài)測量法，逐點測量法是其測量原理基礎。功能：能夠提供測試過程所需的各種基極電流IB。每一個固定IB期間，集電極電源EC作相應改變。能夠及時取出各組uCE及iC值送顯示電路。組成：階梯波發(fā)生器、集電極掃描信號源、測試變換電路、控制電路、示波管等。基極電阻RBRC

C階梯波信號源B圖6.20晶體管特性圖示儀組成框圖RS

E集電極掃描信號源Y軸放大器取樣電阻功耗限制X軸放大器X–Y圖示儀iBiCiEiCuY(t)返回各組成部分的功能：階梯波信號源：提供測試所需的各種基極階梯電壓或電流IB。集電極掃描信號源：在每一個固定IB期間，集電極掃描信號源使集電極電壓uCE(t)作相應改變。X放大器和Y放大器：對取自被測器件上電壓信號進行放大，然后送示波管X、Y板形成掃描曲線。測試變換電路：使晶體管基極電壓、電流和階梯波、集電極掃描電壓的極性按不同要求而改變，并選擇合適的顯示信號送至X、Y偏轉板。控制電路：完成集電極掃描信號源與階梯波信號源的同步等。

uCE(t)iC(t)uCE(t)IBttt1t2t3t4t51234

t1t2（a）（b）（c）（d）圖6.21晶體管特性圖示儀各點波形圖6.22脈沖階梯波返回同步類型：集電極掃描電壓（uCE(t)）與uY(t)被放大后，分別加到X、Y偏轉板上得到圖6.21（c）所示的輸出特性曲線。圖6.21中的、分別對應，箭頭表明了得到輸出特性曲線的掃描方向，特性曲線自下而上分別與圖6.21（b）中的1～4相對應，描繪曲線的速率為每秒100條，二者的同步關系稱為上100級/秒（每秒100個臺階），如圖6.23（a）所示。TC為掃描信號源周期、TB為階梯波周期，改變二者的時間關系可以得到不同的曲線，圖6.23（b）、圖6.23（c）所示的同步關系稱為200級/秒（每秒200個臺階）、下100級/秒。12uCE(t)0tTBTC（a）IB0tTB/2TC/2（b）IB0t（c）TBIB0t圖6.23晶體管特性圖示儀的三種同步關系返回6.5.2階梯波信號源組成：階梯波形成級、階梯波放大器等。工作原理：50Hz正弦波經(jīng)移相、整流送入脈沖形成級，經(jīng)限幅放大變?yōu)檎}沖，階梯波形成級在開關電路控制下產(chǎn)生階梯波電壓輸出，再經(jīng)過階梯波放大器放大輸出所需的階梯波電壓，或者根據(jù)需要由階梯波放大器輸出放大的階梯波電流。阻容移相器整流器脈沖形成級階梯波形成級階梯波放大器開關電路圖6.24階梯波信號源組成框圖實例（圖6.25）：當S斷開時，輸入負脈沖Ui經(jīng)電路輸出阻抗Zo、VD2對電容C2充電，Uo=UC2。當?shù)谝粋€脈沖到來時，C2的充電電源為Ui，C2上充電ΔU1=

；第二個脈沖到來時，充電電源為Ui+ΔU1，由于C2上已有電壓ΔU1，所以凈充電源仍為Ui，同理，以后各次充電均如此，輸出端得到正向均勻階梯波電壓，調(diào)節(jié)C1、C2可調(diào)節(jié)臺階大小。當S閉合時，電容C2迅速放電，電路無輸出，當再次斷開S時，階梯波完成一個重復周期。開關S周期性閉合即可得到周期性的階梯波。–

∞

++運放SC2

+UC2C1+VD1VD2UoUi++–－圖6.25密勒積分型階梯波形成電路UA+–Zo返回XJ4810型半導體管特性圖示儀+–

10V50V100V500VAC集電極電源峰值電壓%功耗限制電阻Ω電容平衡輔助電容平衡增益拉出×0.1YXmAICIRA外接UCE外接電流/度電壓/度變換校準階梯信號級/簇調(diào)零010kΩ1MΩ串聯(lián)電阻mA電壓–電流/級+–重復關單簇按101增益U圖6.26XJ4810型半導體圖示儀面板圖拉–電源開峰值電壓范圍極性移位移位極性顯示UBEμAμAμA6.5.3晶體管特性圖示儀的使用1.XJ4810型晶體管特性圖示儀的面板結構返回各開關旋鈕的作用：（1）電源及示波管控制部分：聚焦、輔助聚焦、輝度及電源開關。（2）集電極電源“峰值電壓范圍”按鍵

：選擇集電極電源最大值?！胺逯惦妷?”旋鈕：使集電極電源在確定的峰值電壓范圍內(nèi)連續(xù)變化。“+、–”極性選擇按鍵

:按下時集電極電源極性為負，彈起時為正?！半娙萜胶狻?、“輔助電容平衡”旋鈕:當Y軸為較高電流靈敏度時，調(diào)節(jié)兩旋鈕使儀器內(nèi)部容性電流最小，使熒光屏上的水平線基本重疊為一條?！肮南拗齐娮琛毙o:該旋鈕用于改變集電極回路電阻的大小。測量被測管的正向特性時應置于低電阻擋，測量反向特性時應置于高阻擋。（3）Y軸部分“電流/度”旋鈕:測量二極管反向漏電流IR及三極管集電極電流IC的量程開關。“移位”旋鈕：

除作垂直移位外，兼作倍率開關，拉出時，指示燈亮，Y軸偏轉靈敏度為原來的1/10?！霸鲆妗毙o

：調(diào)整Y軸放大器的總增益。（4）X軸部分“電壓/度”旋鈕：UCE及UBE的量程開關?！霸鲆妗毙o

：調(diào)整X軸放大器的總增益。（5）顯示部分“變換”按鍵

：同時變換集電極電源及階梯信號的極性，簡化NPN型管與PNP管測試時的操作?！啊汀卑存I：按下時，可使X、Y放大器的輸入端同時接地，以確定零基準點?！靶省卑存I

：校準X軸及Y軸放大器增益。（6）階梯信號“電壓–電流/級”旋鈕:確定每級階梯電壓或電流值?！按?lián)電阻”開關：改變階梯信號與被測管輸入端之間所串接的電阻大小，但只有當電壓–電流/級開關置于電壓擋時，本開關才起作用。“級/簇”旋鈕：調(diào)節(jié)階梯信號一個周期的級數(shù)，可在1～10級之間連續(xù)調(diào)節(jié)?！罢{(diào)零”旋鈕：調(diào)節(jié)階梯信號起始級電平，正常時該級為零電平?！?、–”極性按鍵：確定階梯信號的極性?！爸貜通C關”按鍵

：彈起時，階梯信號重復出現(xiàn)；按下時，階梯信號處于待觸發(fā)狀態(tài)?！皢未匕础卑粹o

：階梯信號處于調(diào)節(jié)好的待觸發(fā)狀態(tài)時，按下該按鈕，指示燈亮，階梯信號出現(xiàn)一次，然后又回至待觸發(fā)狀態(tài)。（7）測試臺部分“左”、“右”按鍵

：按下時，接通左邊、右邊的被測管?！岸亍卑存I

：按下時，自動交替接通左、右兩只被測管，此時可同時觀測到兩管的特性曲線，以便對它們進行比較?！傲汶妷骸?、“零電流”按鈕

：按下時，分別將被測管的基極接地、基極開路，后者用于測量ICEO、BUCEO等參量。CBEIRCBEGCBEGCBECBECBE零電壓零電流左二簇右測試選擇圖6.27XJ4810型晶體管特性圖示儀測試臺面板圖2.使用方法與注意事項（1）使用方法開啟電源，指示燈亮，預熱15min后使用。調(diào)節(jié)輝度、聚焦、輔助聚焦等旋鈕，使屏幕上的亮點或線條清晰。X、Y靈敏度校準。將峰值電壓%旋鈕選為0，屏幕上的亮點移至左下角，按下顯示部分中的校準按鍵開關，此時亮點應準確地跳至右上角。否則，應調(diào)節(jié)X軸或Y軸的增益旋鈕來校準。階梯調(diào)零。當測試中要用到階梯信號時，必須先進行階梯調(diào)零。（2）注意事項注意階梯信號選擇、功耗限制電阻、峰值電壓范圍旋鈕的使用，如果使用不當會損壞被測晶體管。測試大功率晶體管和極限參數(shù)、過載參數(shù)時，應采用單簇階梯信號，以防過載損壞被測器件。測試MOS型場效應管時，注意不要使柵極懸空，以免感應電壓過高擊穿被測管。測試完畢后，使儀器復位，以防下次使用時因疏忽而損壞被測器件。此時應將“峰值電壓范圍”置于（0～10V）擋，“峰值電壓％”旋到零位，階梯信號選擇開關置于關擋，“功耗限制電阻”置于10kΩ以上位置。6.5.4晶體管特性圖示儀特性曲線測試舉例1.二極管特性曲線的測試（圖6.28）將二極管的正極和負極分別插入C、E兩個接線端即可。測正向特性時加正極性掃描電壓，測反向特性時加負極性掃描電壓。集電極掃描電壓接至X軸，RS上的取樣電壓接至Y軸，則可顯示出相應的特性。為了能顯示出二極管的正反向特性，把未掃描時亮點調(diào)至顯示屏的中心位置，扳動掃描電壓極性開關則可分別顯示出正反向特性曲線。Y放大器X放大器RCRSX偏轉板Y偏轉板VD圖6.28二極管特性曲線測試原理圖2.三極管特性曲線的測試（1）輸出特性曲線測試選擇集電極掃描電壓、基極階梯信號的極性及掃描電壓的峰值電壓范圍，Y軸作用開關置于“集電極電流”某合適擋位，X軸作用開關置于“集電極電壓”某合適擋位；基極接入連續(xù)階梯或脈沖階梯波，“階梯選擇”置于階梯電流某合適位置，“功耗限制電阻”選取合適數(shù)值，插入被測三極管，加大集電極掃描電壓，即可顯示出輸出特性曲線。（2）輸入特性曲線的測試（圖6.29）Y軸作用開關置于“基極電流或基極源電壓”，“X軸作用”置于“基極電壓”某合適擋位，階梯電流iB及掃描電壓uCE的調(diào)節(jié)方法同上。3.場效應管特性曲線的測試（1）漏極特性曲線的測試（圖6.30）場效應管iD和uDS的選擇與一般晶體管的iC、uCE相似。X放大Y放大RBX偏轉板Y偏轉板圖6.29晶體三極管輸入特性曲線測試原理圖放大器RCuBEiB返回（2）場效應管轉移特性曲線測試（圖6.31）將X放大器接到柵極（即“電壓/度”置于“uBE”擋）。由于階梯電壓加在X軸方向，在屏幕上形成許多上端有亮點的豎線，如圖6.32所示。由亮點連接起來的曲線即為轉移特性曲線。Y放大X放大RCY偏轉板X偏轉板圖6.30場效應管漏極特性曲線測試原理圖iDRFuDSuGS返回Y放大X放大RCY偏轉板X偏轉板圖6.31場效應管轉移特性曲線測試原理圖iDRFuGSUP0UGSiD圖6.32場效應管轉移特性曲線圖返回返回第7章頻率和時間測量與儀器知識要點：通用電子計數(shù)器的組成與測量原理電子計數(shù)器誤差的來源及減小措施通用電子計數(shù)器的使用方法與擴頻方法數(shù)字相位計的工作原理。7.1概述周期定義：周期現(xiàn)象時間間隔。頻率定義：在單位時間內(nèi)周期性過程重復、循環(huán)或振動的次數(shù)。頻率測量方法：電容充放電法利用電子電路控制電容器充放電的次數(shù)，再用磁電式儀表測量充、放電電流的大小而測得被測信號頻率。表7-1頻率測量方法模擬法無源測頻法諧振法電橋法頻率–電壓變換法比較法拍頻法差頻法示波器法計數(shù)法電容充放電法電子計數(shù)法7.1.1無源測頻法分類：諧振法、電橋法、頻率–電壓變換法。1.諧振法fx的計算為：2.電橋法測頻電橋種類：文氏電橋、諧振電橋和雙T電橋。圖7.2結論：圖7.1諧振法測頻原理VLCMfx圖7.2文氏電橋測頻原理圖（b）fxR3R4R1R2C2C1（a）返回3.頻率–電壓變換法結論：Uo=脈沖形成單穩(wěn)多諧振蕩器積分ux(t)(fx)ABUoUoτUmuB(t)tttux(t)uA(t)TxTx（b）（a）圖7.3頻率–電壓變換法測頻原理圖7.1.2比較測頻法1.拍頻法2.差頻法耳機fsfx（a）示波器（b）圖7.4拍頻法測頻原理VfxV混頻濾波放大fs圖7.5差頻法測頻原理耳機7.2電子計數(shù)器概述

7.2.1分類分類：通用電子計數(shù)器：測量頻率、頻率比、周期、時間間隔及累加計數(shù)、自檢功能。頻率計數(shù)器：測量高頻和微波頻率。計算計數(shù)器：帶有微處理器、能進行數(shù)學運算、求解復雜方程式等功能。特種計數(shù)器：具有特殊功能。7.2.2基本組成組成：輸入通道、計數(shù)顯示電路、時基產(chǎn)生電路和邏輯控制電路等。A輸入通道閘門十進制計數(shù)顯示門控電路邏輯控制電路B輸入通道測頻累加計數(shù)測時間倍頻器晶振分頻器時標選擇時基產(chǎn)生電路周期倍乘選擇人工觸發(fā)功能變換圖7.6通用電子計數(shù)器的組成框圖返回1.輸入通道分類：A、B通道。A通道：對輸入信號放大整形、變換輸出計數(shù)脈沖信號。B通道：控制閘門的開啟和關閉。2.計數(shù)顯示電路3.時基產(chǎn)生電路組成：晶振、分頻器、倍頻器和轉換開關等。功能：測周時，標準信號經(jīng)放大整形和倍頻（或分頻）用作測周期或時間的計數(shù)脈沖；測頻時，標準信號經(jīng)過放大整形和一系列分頻得到用作控制門控電路的時基信號，時基信號經(jīng)過門控電路形成門控信號。4.邏輯控制電路功能：產(chǎn)生各種控制信號控制電子計數(shù)器各單元電路的協(xié)調(diào)工作。7.2.3主要性能指標1.測試功能2.測量范圍3.輸入特性輸入耦合方式觸發(fā)電平及其可調(diào)范圍輸入靈敏度最高輸入電壓輸入阻抗輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容。4.測量準確度5.閘門時間和時標6.顯示及工作方式顯示位數(shù)顯示時間顯示器件顯示方式：記憶顯示和非記憶顯示。記憶顯示只顯示最終結果，不顯示正在計數(shù)的過程。非記憶顯示方式時，還可顯示正在計數(shù)的過程。7.輸出7.3通用電子計數(shù)器的測量功能

7.3.1測量頻率結論：N=KfTsfx

fs=1/Ts放大整形電路閘門十進制計數(shù)器門控電路分頻器晶振fxKfTsKfTs顯示器TsTxKfTsTx圖7.7通用電子計數(shù)器測頻原理框圖推論：N=mKfTsfx為了使N值能夠直接表示fx，常取mKfTs=1ms、10ms、0.1s、1s、10s等幾種閘門時間。即當閘門時間為1×10ns（n為整數(shù)），并且使閘門開啟時間的改變與計數(shù)器顯示屏上小數(shù)點位置的移動同步時，無需對計數(shù)結果進行換算就可直接讀出測量結果。7.3.2測量周期結論：

N=mKfTx/TsKfTx放大整形電路閘門計數(shù)顯示門控電路倍頻器(m)晶振TxTxfs=1/Ts分頻器(1/Kf)KfTx圖7.8通用電子計數(shù)器測周原理框圖Ts/mKfTxTs/m7.3.3測量頻率比結論：TB=NTAN=TB/TA=fA/fBTB=1/fB放大整形電路B閘門計數(shù)顯示門控電路放大整形電路AfA=1/TATB圖7.9通用電子計數(shù)器測量頻率比原理框圖TATBTAfA（B通道）（A通道）fB推論1：為了提高測量準確度，可以采用類似多周期測量的方法，在B通道增加分頻器，對fB進行Kf次分頻，使閘門開啟時間擴展Kf倍。則有：KfTB=NTAfA/fB=TB/TA=N/Kf推論2：當對fA再進行m次倍頻，用mfA作為時標信號時，存在關系：KfTB=NTA/mfA/fB=N/(mKf)7.3.4累加計數(shù)

開關S打在“啟動”位置時，閘門開啟，計數(shù)脈沖進入計數(shù)器計數(shù)；開關S打在“終止”位置時，閘門關閉，終止計數(shù)，累加計數(shù)結果由顯示電路顯示。啟動閘門計數(shù)顯示門控電路放大整形電路A圖7.10通用電子計數(shù)器累加計數(shù)原理框圖TATA輸入信號A終止（A通道）啟動終止S7.3.5測量時間間隔+觸發(fā)器1閘門計數(shù)顯示門控電路倍頻器（m）TsTAB圖7.11通用電子計數(shù)器測量時間間隔原理框圖Ts/mTABTs/m晶振TA起始觸發(fā)器終止觸發(fā)器觸發(fā)器2-+-單獨公共TBS1S2S3觸發(fā)極性測量原理：與測量周期的原理相似，不過控制閘門啟閉的是兩個（或單個）輸入信號在不同點產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生由觸發(fā)器的觸發(fā)電平與觸發(fā)極性選擇開關決定。圖7.12為測量時間間隔示意圖。050%輸入At050%輸入Bt起始脈沖終止脈沖開啟時間計數(shù)脈沖NTAB圖7.12通用電子計數(shù)器測量時間間隔示意圖7.3.6自檢（自校）判斷：只要滿足：N=mKf或N=mKf±1說明電子計數(shù)器的工作基本正常。目的：檢查儀器自身的邏輯功能以及電路的工作是否正常。KfTs閘門計數(shù)顯示門控電路倍頻器(m)晶振Tsfs=1/Ts分頻器(1/Kf)KfTs圖7.13通用電子計數(shù)器自檢原理框圖Ts/mKfTsTs/m7.4電子計數(shù)器的測量誤差

7.4.1測量誤差的來源1.量化誤差定義：在量化過程中，由于閘門開啟與計數(shù)脈沖輸入在時間上具有不確定性，即相位隨機性而產(chǎn)生的誤差。特點1：量化誤差是數(shù)字化儀器所特有的誤差，是不能被消除的誤差。特點2：無論計數(shù)值N為多少，每次的計數(shù)值總是相差±1，即ΔN=±1。別名：計數(shù)誤差、±1誤差計算：計數(shù)脈沖閘門開啟時間T閘門開啟時間T圖7.14量化誤差產(chǎn)生示意圖計數(shù)脈沖N=8計數(shù)脈沖N=9返回2.觸發(fā)誤差定義：在整形過程中，因整形電路觸發(fā)電平抖動或被測信號疊加有噪聲和各種干擾信號等，使整形后脈沖周期不等于被測信號周期而產(chǎn)生的誤差。

觸發(fā)電平VB0A1A1′A2′A2干擾信號干擾信號Tx閘門開啟閘門關閉ΔT1ΔT2Tx′=ΔT1+Tx+ΔT2被測信號圖7.15觸發(fā)誤差產(chǎn)生示意圖計算：影響：對測量周期影響大，對測頻影響小。因測頻時產(chǎn)生門控信號的是標準的晶振信號，疊加的干擾信號很小，故可忽略觸發(fā)誤差的影響；而產(chǎn)生計數(shù)脈沖的被測信號中雖有干擾信號，但不影響對計數(shù)脈沖的計數(shù)，故不產(chǎn)生觸發(fā)誤差。減小措施：提高被測信號信噪比，采用多周期測量法測量周期。3.標準頻率誤差Δfs/fs定義：由晶振信號不穩(wěn)定等產(chǎn)生的誤差。影響：一般情況下，不予考慮。7.4.2測量誤差的分析1.測頻誤差測頻量化誤差：結論：要減小量化誤差，應設法增大計數(shù)值N。即在A通道中選用倍頻次數(shù)m較大的倍頻器，亦即選用短時標信號；在B通道中增大分頻次數(shù)Kf，亦即延長閘門時間；可以直接測量高頻信號的頻率，否則，測出周期后再進行換算。2.測周誤差（1）量化誤差測周量化誤差為：結論：要減小測周量化誤差，應設法增大計數(shù)值N。即在A通道中選用倍頻次數(shù)m較大的倍頻器，亦即選用短時標信號；在B通道中增大分頻次數(shù)Kf，亦即延長閘門時間；可以直接測量低頻信號的周期，否則，測出頻率后再進行換算。中界頻率：采用測頻和測周兩種方法進行測量，產(chǎn)生大小相等的量化誤差時的被測信號頻率。（2）觸發(fā)誤差總結：多周期測量法以及提高信噪比、選用短時標信號等方法，可以減小測量周期的誤差。7.4.3頻率擴展技術因受十進制計數(shù)器處理速度等的限制，通用電子計數(shù)器較適合測量低于700MHz的信號頻率。頻率擴展方法：外差降頻變換法、預定標法、轉移振蕩器法、諧波外差變換法、取樣法等，此類計數(shù)器可測量高達170GHz的信號頻率，稱之為數(shù)字頻率計。1.外差降頻變換法輸入混頻器調(diào)諧濾波器調(diào)諧倍頻器放大器測頻電子計數(shù)器晶振圖7.16手動外差降頻變換法擴頻原理框圖2.預定標法與通用計數(shù)器的區(qū)別：對被測信號進行N分頻，即預定標后再測量。缺點：降低了單位時間內(nèi)的分辨力，為了提高測量分辨力，如果十進制計數(shù)器位數(shù)足夠多，通常對晶振進行Kf分頻。放大整形輸入Afx分頻器（1/Kf）閘門十進制計數(shù)器晶振分頻器（1/Kf）時基分頻器顯示Kf×0.1sKf×1sKf×10s圖7.17預定標法數(shù)字頻率計原理框圖7.5通用計數(shù)器實例（NFC–100型）

7.5.1性能指標測試功能：測頻、測周、累加計數(shù)、自檢等。測量范圍：測頻范圍為0.1Hz～100MHz；測周范圍為0.4μs～10s；累加計數(shù)范圍為1～108。輸入特性：耦合方式為AC；電壓范圍為30mV～10V，不同量程范圍不同；Ri≥1MΩ，Ci≤30pF。閘門時間：10ms、0.1s、1s、10s。時標（晶振）：時標信號周期為0.1μs。顯示位數(shù)及顯示器件輸出7.5.2工作原理組成：輸入通道、預定標分頻器、主機測量單元、晶振和電源等。工作原理：主機測量單元直接計數(shù)頻率為10MHz，在測量10MHz以上信號頻率時，需要經(jīng)過預定標分頻器10分頻后，送入主機測量單元。測量周期、累加計數(shù)時，輸入信號經(jīng)輸入通道放大整形后，直接進入主機測量單元，預定標分頻器不起作用。輸入fx(Tx)輸入通道預定標分頻器主機測量單元晶振顯示圖7.18NFC-100型通用電子計數(shù)器組成框圖主機測量單元由ICM7226B等組成。ICM7226B內(nèi)包含多位計數(shù)器、寄存器電路、時基電路、邏輯控制電路以及顯示譯碼驅動電路、溢出和消隱電路，可直接驅動外接的共陰極LED顯示數(shù)碼管，以掃描方式顯示測量結果。當ICM7226B功能輸入端和閘門時間輸入端分別接入不同的掃描位脈沖信號時，其測量邏輯功能發(fā)生變化，分別完成“頻率”、“周期”、“計數(shù)”、“自檢”等功能。閘門時間在時標為10MHz時為10ms、0.1s、1s、10s，在其他時標時，閘門時間將隨之作相應變化。溢出閘門μskHzICM7226B段碼輸出（a、b、c、d、e、f、g、dp）88位碼輸出（D1～D8）功能選擇閘門時間（周期倍乘）頻率自檢周期計數(shù)10s1s0.1s10ms44晶振圖7.19NFC-100型電子計數(shù)器主機測量單元邏輯框圖abcdefgdp復位返回7.5.3電子計數(shù)器的使用及注意事項8位LED顯示OVFLGATEμskHzMODELNFC–100MULTFUNCTIONCOUNTERSTBYONRESETTOTPERFREQCHKFREQMEASURETIME10ms0.1s1s10sPERIODAVERAGE1101001000FUNCTIONTIMEBASEOUT50Ω10MHz＞10VP-P1MΩ8MHz100MHz0.1HzINPUT圖7.20NFC-100型電子計數(shù)器前面板圖“功能鍵（FUNCTION）”包括“累加計數(shù)（TOT，Totality）”、“周期（PER，Period）”、“頻率（FREQ，F(xiàn)requency）”、“自檢（CHK，Check）”四個按鍵，每個按鍵對應一種測量功能。功能鍵右邊的四個按鍵在測量頻率、周期時，分別稱為“時基（FREQMEASURETIME）選擇”、“周期倍乘（PERIODAVERAGE）選擇”開關，用于選擇測頻時的閘門時間和測周時對被測信號的分頻次數(shù)，二者與被測量的范圍配合使用。使用注意事項：按照要求接入正確的電源。在使用電子計數(shù)器進行測量之前，對儀器進行自檢，以初步判斷儀器工作是否正常。被測信號大小必須在電子計數(shù)器允許的范圍內(nèi)。否則，若輸入信號太小，將測不出被測量；若輸入信號太大，則有可能損壞儀器。當“溢出（OVFL）”指示燈亮時，表明測量結果顯示有溢出，不能漏記數(shù)字。在允許的情況下，盡可能使顯示結果精確些，即所選閘門時間應長一些。在測量頻率時，如果選用閘門時間為10s時，“閘門（GATE）”（或“采樣”）指示燈熄滅前顯示的數(shù)值是前次的測量結果，并非本次測量結果，記錄數(shù)據(jù)時務必在采樣指示燈變暗后進行。7.6數(shù)字相位計測量方法：示波器法、比較法、直讀法等。原理：直讀法測量。分類：相位–時間變換式相位計和相位–電壓變換式相位計，瞬時值數(shù)字相位計和平均值數(shù)字相位計均屬于前者。7.6.1瞬時值數(shù)字相位計原理：u1(t)、u2(t)由負變正通過零點時，由零比較器1、2產(chǎn)生脈沖信號u1'

(t)、u2'

(t)。設u1(t)超前于u2(t)，則u1'(t)、u2'(t)開啟、關閉門控電路門控信號u3(t)。u3(t)的脈寬與兩個信號的相位差對應，閘門開啟時，時標信號經(jīng)閘門至計數(shù)顯示電路得到對應的相位差值。比較器1比較器2門控電路閘門計數(shù)顯示時標信號u1(t)u2(t)u3(t)u4(t)置零圖7.21瞬時值數(shù)字相位計原理框圖u1′(t)u2′(t)Sttttt00000u(t)u1′(t)u2′(t)

u3(t)u4(t)u1(t)u2(t)tφtφ圖7.22瞬時值數(shù)字相位計工作波形圖計算式：

（7–3）tφ=NTs

（7–4）

（7–5）結論：瞬時值數(shù)字相位計屬于相位–時間變換式數(shù)字相位計；測量兩個信號的相位差時，必須事先確定出M值。7.6.2平均值數(shù)字相位計優(yōu)點：能夠減小干擾信號、量化誤差等的不良影響，提高測量的準確度。比較器1比較器2門控電路1閘門1分頻（1/Kf）門控電路2閘門2計數(shù)顯示u1(t)u2(t)u1′(t)u2′(t)u3(t)u4(t)fsu5u6(t)圖7.23平均值數(shù)字相位計原理框圖頻標fsu(t)u1′(t)u2′(t)u1(t)u2(t)u3(t)u4(t)u5(t)u6(t)Tx000000N∑T∑ttttttt圖7.24平均值數(shù)字相位計工作波形圖0計算式：T∑=mTx=KfTsKf=mTx/Ts結論：Δφ與NΣ成正比，N∑能直接表示結果。測量結果只決定于N∑，而與fx無關。選Kf為36×10n，N∑可直接表示相位差。第8章數(shù)據(jù)域測量與儀器知識要點：數(shù)據(jù)域測試方法邏輯分析儀的觸發(fā)方式與顯示方式邏輯筆與邏輯分析儀的應用。8.1數(shù)據(jù)域測量的基本概念8.1.1數(shù)據(jù)域測量的特點測量對象：數(shù)字電路。測量內(nèi)容：數(shù)字系統(tǒng)或設備的故障檢測、故障定位、故障診斷以及數(shù)據(jù)流的檢測和顯示。測量特點：運行正常的數(shù)字系統(tǒng)或設備的數(shù)據(jù)流是正確的；如果數(shù)據(jù)流發(fā)生錯誤，則說明系統(tǒng)或設備存在故障。結論：只要檢測出輸入與輸出的對應數(shù)據(jù)流關系，即可明確系統(tǒng)功能是否正常、是否存在故障，并確定出故障的范圍。8.1.2數(shù)字信號與數(shù)字系統(tǒng)的特點數(shù)字信號是非周期性的數(shù)字信號是按時序傳輸?shù)臄?shù)字信號是多通道傳輸?shù)臄?shù)字信息的傳輸方式多種多樣數(shù)字信號的變化速度較快數(shù)字系統(tǒng)的故障判別與模擬系統(tǒng)不同8.1.3數(shù)據(jù)域測試儀器設備萬用表和數(shù)字電壓表邏輯筆和邏輯夾：邏輯筆和邏輯夾常用于測試簡單數(shù)字電路的狀態(tài)，即測出電路某一點的狀態(tài)是高電平、低電平，還是脈沖。邏輯脈沖發(fā)生器（LG，LogicGenerator）邏輯分析儀：邏輯分析儀是多線示波器與數(shù)字存儲技術發(fā)展的產(chǎn)物，又稱為邏輯示波器。能夠對邏輯電路、軟件等的邏輯狀態(tài)進行記錄和顯示，實現(xiàn)對邏輯系統(tǒng)的分析。示波器8.1.4邏輯筆和邏輯夾1.邏輯筆特點：結構簡單、使用方便。功能：測試一般門電路和觸發(fā)器的邏輯關系。電源存儲開關綠燈紅燈探針圖8.1邏輯筆外形結構圖具有記憶功能：測試某點為高電平時，紅燈點亮，如此時移開測試點，紅燈仍亮。不需要記錄此狀態(tài)時，扳動存儲開關復位。兩個插孔：各提供正、負選通脈沖，其中一個插孔與被測電路某一點相接，將隨選通脈沖的加入而作出響應，如圖8.2所示。表8-1邏輯筆的測試響應被測點邏輯狀態(tài)邏輯筆響應穩(wěn)定的邏輯“1”狀態(tài)（+2.4V～+5V）紅燈穩(wěn)定亮穩(wěn)定的邏輯“0”狀態(tài)（0V～+0.7V）綠燈穩(wěn)定亮在邏輯“1”與“0”中間狀態(tài)（+0.8V～+2.3V）兩燈均不亮單次正脈沖綠→紅→綠單次負脈沖紅→綠→紅低頻序列脈沖紅綠燈交替閃爍邏輯筆的組成:時鐘選通脈沖邏輯筆響應t0圖8.2選通脈沖的作用指示燈驅動器指示燈輸入保護“0”電平檢測器“1”電平檢測器“0”電平脈沖展寬“1”電平脈沖展寬探針判“0”判“1”網(wǎng)絡圖8.3邏輯筆電路框圖2.邏輯夾特點：可同時顯示多個端點的邏輯狀態(tài)。電路結構：門判電路+5V1～16路路圖8.4邏輯夾的1路電路結構圖8.2數(shù)據(jù)域測試技術8.2.1數(shù)字電路的簡易測試數(shù)字電路測試任務：確認數(shù)字電路電平的高低是否符合邏輯值的規(guī)定、邏輯關系是否正確，當輸入變化時，電路翻轉是否正確。示波器、邏輯筆和邏輯脈沖發(fā)生器等儀器一般用于測試簡單數(shù)字電路。對于更簡單的數(shù)字電路，可以利用小燈泡或發(fā)光二極管LED的亮暗以及蜂鳴器發(fā)聲強弱檢測被測電平的高低、邏輯“1”、邏輯“0”以及脈沖的有無等。8.2.2數(shù)據(jù)域測試方法窮舉測試法：輸入被測電路所有可能的組合信號，然后測試與每一種輸入組合信號相對應的全部輸出是否正確。優(yōu)點：能測試出存在的全部故障。缺點：測試時間較長。偽窮舉測試法：把一個大電路劃分成多個子電路，對每個子電路進行窮舉測試。隨機測試法：隨機數(shù)據(jù)流同時輸入給被測電路和已知功能完好的參考電路；然后對兩個輸出進行比較；最后根據(jù)比較結果給出“合格/失效”的指示。8.2.3故障類型、故障測試及故障定位1.故障類型分類：物理故障和邏輯故障。物理故障：由于數(shù)字電路內(nèi)部連線斷開或短接、元器件不良等原因產(chǎn)生的故障。邏輯故障：數(shù)字電路內(nèi)部邏輯控制不正確產(chǎn)生的故障。固定性故障或永久故障：不隨時間改變的故障。間發(fā)故障或間歇故障：時隱時現(xiàn)的故障。2.故障測試與故障定位故障測試方法分類：靜態(tài)測試和動態(tài)測試。靜態(tài)測試：不加輸入信號或加固定電位時的測試，以判斷電路各點電位是否正確。適用場合：用于檢測物理故障，根據(jù)有問題的電位點，可將故障定位于某個器件。動態(tài)測試：在輸入各種可能的組合數(shù)據(jù)流，通過測試輸出數(shù)據(jù)流情況判斷輸出邏輯功能是否正確。適用場合：用于檢測復雜數(shù)字系統(tǒng)的邏輯故障。特點：既可檢測系統(tǒng)邏輯故障，又可檢測系統(tǒng)物理故障，并最終將檢測出的故障定位于一定范圍內(nèi)。8.3邏輯分析儀定義：以單通道或多通道實時獲取與觸發(fā)事件相關的邏輯信號，并顯示觸發(fā)事件前后所獲取的信號供軟件及硬件分析的一種儀器。功能：能夠用表格、波形或圖形等形式顯示具有多個變量的數(shù)字系統(tǒng)的狀態(tài)，也能用匯編形式顯示數(shù)字系統(tǒng)軟件，從而實現(xiàn)對數(shù)字系統(tǒng)硬件和軟件的測試。8.3.1邏輯分析儀的分類分類：邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀。邏輯狀態(tài)分析儀：以二進制、十六進制或ASCⅡ碼等狀態(tài)顯示被測邏輯狀態(tài)，由被測系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，側重于軟件分析。邏輯定時分析儀：采用與示波器同樣的方式顯示信息，水平軸代表時間，垂直軸代表電壓幅度，由自身提供數(shù)據(jù)采集時鐘脈沖，用于硬件分析。8.3.2邏輯分析儀的組成比較器門限電平采樣器存儲器顯示發(fā)生器觸發(fā)器&延遲計數(shù)&控制電路&………………XYZ內(nèi)部時鐘外部時鐘外部觸發(fā)通道CH1CH2CHnCRT圖8.6邏輯分析儀的組成框圖……被測信號經(jīng)輸入探頭形成并行數(shù)據(jù)送至比較器，輸入信號大于門限電平時，比較器在相應線上輸出經(jīng)整形的高電平信號；反之，輸出低電平信號。比較器輸出信號送至采樣器與觸發(fā)器。采樣器在內(nèi)部時鐘或外部時鐘脈沖控制下對輸入信號進行采樣。采樣信息按順序、以“先進先出”的原則存放在存儲器內(nèi)。在滿足觸發(fā)條件的情況下，由觸發(fā)器產(chǎn)生的脈沖用于啟動或結束數(shù)據(jù)的采樣與存儲。8.3.3邏輯分析儀的觸發(fā)方式功能：可同時采集多路信號，以便于對被測系統(tǒng)正常運行的數(shù)據(jù)流邏輯狀態(tài)和各信號間的相互關系進行觀測和分析。觸發(fā)：由一個事件來控制邏輯分析儀的數(shù)據(jù)獲取，即選擇觀察窗口的位置。觸發(fā)事件：數(shù)據(jù)字、數(shù)據(jù)字序列或其組合、某一個通道信號出現(xiàn)的某種狀態(tài)、毛刺等。通道觸發(fā)：以某一通道狀態(tài)作為觸發(fā)條件的，即當選擇的通道出現(xiàn)狀態(tài)“1”或“0”時觸發(fā)。毛刺觸發(fā)：以毛刺作為觸發(fā)條件，即在信號中出現(xiàn)毛刺時觸發(fā)。毛刺：指在相繼的時鐘采樣脈沖之間瞬間通過門限電壓兩次或多次的信號，它是非固有的偶爾發(fā)生的信號瞬態(tài)過程。字觸發(fā)：以數(shù)據(jù)字作為觸發(fā)條件，即當數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)該觸發(fā)字時觸發(fā)，該數(shù)據(jù)字稱為觸發(fā)字。字觸發(fā)方式:

1.組合觸發(fā)(基本字觸發(fā)方式)定義：當輸入數(shù)據(jù)與設定觸發(fā)字一致時，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。每一個輸入通道都有一個觸發(fā)字選擇設置開關，每個開關有三種觸發(fā)條件：1、0和x，“1”表示高電平，“0”表示低電平，“x”表示任意值。CH0（1）CH1（0）CH2（x）CH3（1）觸發(fā)信號圖8.7四通道組合觸發(fā)實例跟蹤:通常把采集并顯示數(shù)據(jù)的一次過程。最基本的觸發(fā)跟蹤方式分類：觸發(fā)起始跟蹤和觸發(fā)終止跟蹤。觸發(fā)起始跟蹤：當觸發(fā)時即開始數(shù)據(jù)的采集和存儲，直到存儲器滿為止，所以觸發(fā)字位于窗口的開始位置。觸發(fā)終止跟蹤：觸發(fā)時即停止數(shù)據(jù)的采集，觸發(fā)前一直采集并存儲數(shù)據(jù)，如果存儲器滿時仍未觸發(fā)，則在存入最新數(shù)據(jù)的同時清除最早存儲的數(shù)據(jù)，即存儲器采用先進先出的形式。數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字跟蹤開始數(shù)據(jù)流（a）數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字跟蹤結束數(shù)據(jù)流（b）圖8.8邏輯分析儀的基本觸發(fā)跟蹤方式返回2.延遲觸發(fā)定義：在數(shù)據(jù)流中搜索到觸發(fā)字時，不立即跟蹤，而是延遲一定數(shù)量數(shù)據(jù)后才開始或停止存儲數(shù)據(jù)，它可以改變觸發(fā)字與數(shù)據(jù)窗口的相對位置。優(yōu)點：設置延遲觸發(fā)方式不同的延遲數(shù)，可以將窗口靈活定位在數(shù)據(jù)流中不同的位置。位置區(qū)別：觸發(fā)起始跟蹤延遲后，觸發(fā)字出現(xiàn)后不立即跟蹤，而是延遲時間到后才開始存儲數(shù)據(jù)，故窗口中是觸發(fā)字出現(xiàn)并延遲一段時間后的數(shù)據(jù)，觸發(fā)字位于窗口外面。觸發(fā)終止跟蹤延遲后，如適當設置延遲數(shù)，可使觸發(fā)字位于窗口中任何位置。圖8.9邏輯分析儀的延遲觸發(fā)方式（a）數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字跟蹤開始數(shù)據(jù)流延遲數(shù)數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字跟蹤結束數(shù)據(jù)流延遲數(shù)（b）返回3.限定觸發(fā)觸發(fā)定義：對設置的觸發(fā)字再加限定條件的觸發(fā)方式。如果選定的觸發(fā)字在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)較為頻繁，為了有選擇地捕獲特定的數(shù)據(jù)流，可以給觸發(fā)字附加一些約束條件。優(yōu)點：即使數(shù)據(jù)流中頻繁出現(xiàn)觸發(fā)字，只要這些附加條件未出現(xiàn)，也不能進行觸發(fā)。觸發(fā)識別限定條件與門數(shù)據(jù)流觸發(fā)信號圖8.10限定條件觸發(fā)產(chǎn)生原理4.序列觸發(fā)定義：序列觸發(fā)的觸發(fā)條件是多個觸發(fā)字的序列，它是當數(shù)據(jù)流中按順序出現(xiàn)各個觸發(fā)字時才觸發(fā)，即順序在前的觸發(fā)字必須出現(xiàn)后，后面的觸發(fā)字才有效。說明：在兩級序列觸發(fā)中，第一級觸發(fā)字為導引條件，數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)第一級觸發(fā)字后，如數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)第二級觸發(fā)字才能觸發(fā)；如在導引條件未滿足前，出現(xiàn)第二級觸發(fā)字并不觸發(fā)。圖8.11序列觸發(fā)第二級觸發(fā)字無效導引條件使能第一級觸發(fā)第二級觸發(fā)字有效第二級觸發(fā)（a）（b）子程序導引條件觸發(fā)條件主程序數(shù)據(jù)流有的邏輯分析儀還具有計數(shù)觸發(fā)、手動觸發(fā)等方式。利用手動產(chǎn)生觸發(fā)信號，可以在任何時刻加以觸發(fā)，稱之為手動觸發(fā)。返回8.3.4邏輯分析儀的顯示方式1.波形顯示定義：將各通道采集的數(shù)據(jù)按通道以偽方波形式顯示出在熒光屏上，如果某一采樣時刻采得的數(shù)據(jù)為“1”，則顯示為高；為“0”則顯示為低，多個通道的波形可以同時顯示。偽方波名稱由來：由于顯示的不是被測點信號的實際波形，而只是代表采樣時刻信號的狀態(tài)。優(yōu)點：可很方便地顯示出信號的時序關系，并可以將存儲器內(nèi)容按順序顯示或改變順序顯示。2.數(shù)據(jù)列表顯示定義:將存儲器內(nèi)容以二進制、八進制、十進制或十六進制等各種數(shù)制形式顯示在熒光屏上。圖8.12波形顯示圖返回定義：數(shù)據(jù)列表顯示方式是指將存儲器內(nèi)容以二進制、八進制、十進制或十六進制等各種數(shù)制形式顯示在熒光屏上，如表8-2所示。表8-2