東南大學(xué)電子測量作業(yè)答案

東南大學(xué)電子測量作業(yè)答案東南大學(xué)電子測量作業(yè)答案集團(tuán)檔案編碼：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]第2章作業(yè)答案2-2已知CD-4B型超高頻導(dǎo)納電橋在頻率高于時，測量電容的誤差為pF5.1)%(5±±讀數(shù)值求用該電橋分別測200pF、30pF、2pF時，測量的絕對誤差和相對誤差，并以所得絕對誤差為例，討論儀器誤差的相對部分和絕對部分對總測量誤差的影響?！窘狻?00x=5%*2001.511.5pFx1.5==5%5.75%x20030x=5%*301.53.0pFx1.5==5%10%x302pFx=5%*21.51.6pFx1.5==5%80%x2pFpFγγγ?±±≤±?±±≤±?±±≤±?±±≤±?±±≤±?±±≤±時，時，時，以絕對誤差為例，可以看出，測量值越大，儀器誤差的相對部分對總測量誤差的影響越大；測量值越小，儀器誤差絕對部分對總誤差的影響越大。2-3對某電感進(jìn)行了14次等精度測量，測得的數(shù)值（mH）為L1=,L2=,L3=,L4=,L5=,L6=,L7=,L8=,L9=,L10=,L11=,L12=,L13=,L14=。試用萊特準(zhǔn)則判斷有無異常數(shù)據(jù)。【解】141120.51(),()0.054()14iiLLmHsLmH=====∑各測量值的殘差分別為v1=,v2=,v3=,v4=,v5=,v6=,v7=,v8=,v9=,v10=,v11=0,v12=0,v13=,v14=。按萊特檢驗法，|v13|>3s=，故可判斷L13為異常值，應(yīng)加以剔除，剔除后'20.497,()0.023LmHsL==，剩下的數(shù)據(jù)的殘差均符合3s準(zhǔn)則，為正常數(shù)據(jù)。2-4對某信號源的輸出頻率xf進(jìn)行了10次等精度測量，結(jié)果為,,,,,,,,,(kHz)試用馬利科夫及阿卑-赫梅特判據(jù)判斷是否存在變值系差。【解】)(060.110101101kHzffiix==∑=)(0276.0)(1101)(1012kHzfffsixix=--=∑=馬利科夫：023.010651≠=-=∑∑==iiiiDνν所以存在累進(jìn)性系差。阿卑-赫梅特：002283.09004850.02191==+=∑siii>νν所以存在周期性系差。2-6對某信號源的輸出頻率xf進(jìn)行了8次測量，數(shù)據(jù)如下：求()xfE及()xfs?！窘狻?11E(fx)=(1000.821000.82)1000.815()8()0.0558()0.056()iiixpkHzsfxkHzkHz==++===≈∑2-14檢定級、量程為100V的電壓表，在50V點刻度上標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)為48V，試問此表是否合格【解】0048,50,1005048*100%2%2.5%100mmmxVxVxVxxxγ===--===<故此表在50V點是合格的。2-15采用微差法測量未知電壓xV，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電壓的相對誤差不大于5/10000，電壓表的相對誤差不大于1%，相對微差為1/50，求測量的相對誤差?！窘狻?17*1%*0.07%100005010000xBAAxBxA???=+=+==測量的相對誤差為%第3章電壓測量3-3若在示波器上分別觀察峰值相等的正弦波、方波、三角波，得Vvp5=；現(xiàn)在分別采用三種不同檢波方式并以正弦波有效值為刻度的電壓表進(jìn)行測量，試求其讀數(shù)分別為多少【解】（1）在峰值電壓表中，ppVVk=正弦波的讀數(shù)為3.536VV=，方波讀數(shù)3.536VV==，三角波讀數(shù)3.536VV==（2）在平均值電壓表中*fAVVkV=正弦波讀數(shù)1.11*0.6373.536pVVV==，方波讀數(shù)1.11*5.55pVVV==，三角波讀數(shù)1.11*0.5*2.775pVVV==（3）在有效值電壓表中rmsVV=正弦波讀數(shù)0.7073.536pVVV==，方波讀數(shù)5pVVV==，三角波讀數(shù)0.5772.885pVVV==【易錯點】未注意題設(shè)條件：“以正弦波有效值為刻度的電壓表進(jìn)行測量”，計算均值時，未乘以波形因數(shù)。3-4試畫出積分器的輸出時間波形圖（tV-），假設(shè)圖中FCμ1=，Ω=kR10。圖中模擬開關(guān)的接通時間為：0—t1(10ms)S0、S1接通，S2、S3開關(guān)斷開；t1—t2(20ms)S1接通，其他開關(guān)斷開；t3—t4(10ms)S2接通，其他開關(guān)斷開；t4—t5(10ms)S3t5—t6(10ms)S0、S3接通，S1、S2開關(guān)斷開。【解】見下圖3-7圖為某三斜式A/D的積分器的輸出時間波形，設(shè)基準(zhǔn)電壓VVr10=，試求積分器的輸入電壓大小和極性。題中假設(shè)在采樣期和比較期內(nèi)，積分器的時間常數(shù)RC相等?！窘狻?237000111()02TTTrirVVdtVdtdtRCRCRC---+=31127()2rTTVVTRCRC-=+所以1711()5.07822rVVV=-+=A_+CS0S3S2S1V0/VVr/27Vr1001502500V+10V+5V+5V積分器的輸出電壓大小為，極性與基準(zhǔn)電壓極性相反，為負(fù)3-8某脈沖調(diào)寬式DVM，其節(jié)拍方波的頻率為25Hz、幅度為Vvs15±=，基準(zhǔn)電壓為Vvr7±=。假設(shè)輸入電壓VVi3+=，試求2T及1T等于多少【解】1210.044025sTsmsTT====+……………………①121212133120*()*()*07irrVVVTTTTTTRRR+++-=-=-，代入數(shù)據(jù)得…………②聯(lián)立以上①②兩式，得T1=，T2=或22*()2srisTVVTT=-，得23*404028.57222*72issrVTTTmsV=+=+=……………③結(jié)合①③兩式解得T1=，T2=3-11在雙斜式DVM中，假設(shè)采樣期1T=100ms，工頻干擾的頻率為49Hz，幅度VVn2=，初相角0=?。試求：（1）由此干擾引起的測量誤差nV；（2）該DVM的串模抑制比NMBP=【解】（1）由fn=49Hz，Tn=1/49s。又T1=，Vn=2V，Φ=0°1112****sin*sin()*2*sin(*49*0.1)*sin(*49*0.10)*0.1*490.13sin(4.9)0.012412.4nnnnnVTTTVTTTVmVππφπππππ=+=+===或31100*10300111sin()2sin(98)0.012412.4100*10TnnnVVtdttdtVmVTωφπ--=+===??（2）220lg20lg44.20.0124nnVNMRRdBV===【易錯點】1.計算Vn時，將π=直接帶入，算出錯誤的答案，導(dǎo)致后續(xù)NMRR也計算錯誤。此處π應(yīng)取弧度制180°2.算NMRR時，采用課本P77（3-42）式1120lgsinnnTTNMRRTTππ=計算，未注意該公式的使用前提條件。3.算nV時，采用課本P77（3-40）式1max1*sinnnnnnVTTVVTTππ==計算，未注意該公式的使用前提條件。3-12一臺采用雙屏蔽并浮置的DVM，按下圖（a）所示正常使用時，CMRR=200db；若按圖(b)，（c），（d）所示方法連接時，求其相應(yīng)的CMRR值并進(jìn)行討論。題中假設(shè)r1=r2=1kΩ,r3=10Ω?，接地電阻Ω=0cmr，隔離阻抗321ZZZ==。(a)(b)(c)(d)【解】由圖（a）可知2234237123*20lg20lg200*1010ZZZCMRRrrZZZ===∴===Ω3311223122623()()*10*9.9*9.9(109.9)*9.92*10cncmcmbVIrIrrIIIVVZZ=-+=-+==+或233232323*cncmcmrrrVVVZZrrZZ=≈+++故620lg20lg2*1020lg2120126cmcnVCMRRdBdBV===+≈（c）1122322323763()()()*101010cmcmcmcnVVVVIrIrrIrrrrZ=-+===或2333233*cncmcmrrrVVVZrrZ=≈+故620lg20lg10120cmcnVCMRRdBV===（d）3112227423*102*102*10cmcmcmcnVVVVIrIrrZZ=-+===+故420lg20lg2*1020lg28086cmcnVCMRRdBV===+≈結(jié)論：雙層屏蔽共模抑制比大于單層屏蔽?！疽族e點】1.（b）圖中誤認(rèn)為機(jī)殼接地，的Vcm=Vcn2．阻抗計算時的錯誤，串并聯(lián)的分析不正確。第4章時間與頻率測量4-1用一臺7位電子計數(shù)器測量一個MHzfs5=的信號頻率，試分別計算當(dāng)“閘門時間”置于1s，和10ms時，由1±誤差產(chǎn)生的測頻誤差?！窘狻?47N-3-6sN-5sN11T1s=0.2*10%=2*10T=0.1=0.2*10%=2*10T=10ms=0.002%=2*10sxsNNNTfsννν-?±±===±±±±±±當(dāng)時，當(dāng)時，當(dāng)時，4-2欲用電子計數(shù)器測量一個Hzfs200=的信號頻率，采用測頻（選閘門時間為1s）和測周（選時標(biāo)為sμ1.0）兩種方法，試比較這兩種方法由1±誤差引起的測量誤差。【解】（1）測頻：310.5%5*10NsxTfν-±==±=±（2）測周：50010.002%2*10NxxTfTfν-±==±=±=±由比較知：在fx=200Hz下，測頻誤差大于測周誤差。4-6用某電子計數(shù)器測量一個Hzfs10=的信號頻率，當(dāng)信號的信噪比S/N=20db時，分別計算當(dāng)“周期倍乘”置于1?和100?時，由于轉(zhuǎn)換誤差所產(chǎn)生的測周誤差，并討論計算結(jié)果。【解】20lg2010mmnnVdBVVV=?=24*n=2.25%=2.25*10*100n=2=0.0225%=2.25*10nTxmnTxmTVVVVαννν--∴==≈±±置1時，0，置時，，可見n越大，誤差越小【易錯點】計算信噪比（SNR），以電壓為單位時，為20lgmnVV，以功率為單位時，為10lgmnPP。4-7若電子計數(shù)器內(nèi)晶振頻率MHzf100=，閘門時間為1s，試求中界頻率?！窘狻恐薪珙l率mf31623.16HzkHz===≈≈4-8用游標(biāo)法測量xτ，設(shè)MHzf51=，MHzf01.52=，求xτ之值。f1f2【解】由游標(biāo)法原理，010()xTNTxyT=+-?，故9661105()1.996*101.99625*105.01*10xTsnsns-=+-==≈第5章信號源5-4在圖5-6中，假設(shè)FCμ5.0=,mAII121==,VEE5=-=+，（1）試求三角波的頻率。（2）如果AIIμ2021==，其他條件不變，則三角波的頻率為多少若以此三角波形成脈沖波，并要求輸出占空比為的脈沖波形（1.00=TT，001fT=）應(yīng)該調(diào)節(jié)什么參量調(diào)節(jié)量為多少【解】（1）36100.11004||4*5*0.5*10IfkHzHzEC--====（2）6620*1024||4*5*0.5*10IfHzEC--===10.5Tsf==，占空比為，則高電平持續(xù)時間0*0.10.05TTs==【法一】將獲得的三角波，通過一個門限電壓為E0的比較器，可實現(xiàn)高于E0部分為高電平，低于E0部分為低電平，則000.05/2420.5/2EEEVE-=?=【法二】通過調(diào)節(jié)充放電電流，使I1：I2=9:1實現(xiàn)?！疽族e點】調(diào)節(jié)參量一問，調(diào)節(jié)電壓E正、E負(fù)，由于充電電流不變，故無法改變占空比。5-10計算圖所示鎖相環(huán)的輸出頻率范圍及步進(jìn)頻率。(a)(c)【解】（a）001,rrmffffnn=?=（b）101010(),rrrrrrffNffMfNfMfNMffPPPP-=?=+=+?=（c）012121021221010rrrrfNfNfffNfNN+=?=+120201000~1100,720~100072.1000~100.110010010rNNfMMHzffHz==∴=?==5-11已知kHzfr1001=，Mhzfr402=用于組成混頻倍頻環(huán)，其輸出頻率MHzf)1.10173(0-=，步進(jìn)頻率kHzf100=?，環(huán)路形式如圖所示，求（1）M宜取+還是-（2）N=【解】（1）02rff>，為更大地擴(kuò)展頻率范圍，故混頻器M宜取“-”。0210212(73~101.1)40330~611100rrrrffNfffMMNfK=+--∴===（）【注】也可比較混頻器處取“+”以及“-”時的N的范圍進(jìn)行比較，得出M宜取“-”的結(jié)論。M若取“+”，N=1130~1411。M若取“-”，N=330~611。5-12直接數(shù)字合成信號源中，如果數(shù)據(jù)ROM的尋址范圍為1K字節(jié)，時鐘頻率MHzfc1=，試求（1）該信號發(fā)生器輸出的上限頻率maxof和下限頻率minof；（2）可以輸出的頻率點數(shù)及最高頻率分辨率?！窘狻浚?）maxmin1010.2541976.5622occonffMHzfMfHz=====（2）22256976.562ncnMffHz-==?==補(bǔ)充題：合成頻率~13,000,,00.01,100rfHzfkHz?==。f0=MHz【解】在多環(huán)頻率合成中，一個環(huán)控制2~3位，故滿足上述頻率范圍，至少需要四個環(huán)。取自左向右1~3位對應(yīng)第一環(huán)，3~5位對應(yīng)第二環(huán)，6~9位對應(yīng)第三環(huán)，10~11位對應(yīng)第四環(huán)，得到各環(huán)的頻率范圍如下：75200~00---—0.99Hz:(0~99)*100k*10—999Hz:(0999)*100k*10—100,000Hz:(0~100)*100k*10—12,900,000Hz:(0~129)*100k故，所需設(shè)計的四環(huán)頻率合成器如下圖所示：【易錯點】1.混頻器僅標(biāo)注M，未標(biāo)明“+”號或“—”號。2.環(huán)的N1、N2、N3、N4前未標(biāo)乘號或除號。3.N1、N2、N3、N4未標(biāo)明數(shù)值，且未做任何分析。4.一種較為典型的錯誤，去N1=0~130，N2=0~9，N3=0~99，N4=0~99，該做法未考慮到左起第4、5位為其他數(shù)值時的情況，不能做到全范圍內(nèi)的頻率合成。第6章作業(yè)答案6-3一示波器的熒光屏的水平長度為10div，現(xiàn)要求在上面顯示10MHz正弦信號兩個周期（幅度適當(dāng)），問該示波器的掃描速度為多少【解】信號周期10.110TsMHzμ==故，掃描速度為71050/5*10/2*0.1divdivsdivssμμ==時基因數(shù)為2*0.10.02/20/10ssdivnsdivdivμμ==6-7利用帶寬為DC-30MHz的示波器觀察上升時間為nstr10=的脈沖波形，熒光屏上顯示波形的上升時間是多少若要求測量誤差限制在10%的范圍內(nèi)，該示波器Y通道的帶寬應(yīng)為多少【解】（1）示波器的上升時間0.350.3511.67()30stnsBWMHz==≈故示波器上波形的上升時間15.37()rdtns==≈（2）10*(110%)11()rdtns≤+=故st4.58()ns≤≈帶寬0.350.35BW76.42()4.58sMHztns≥=≈故該示波器Y通道的帶寬應(yīng)為。6-8某示波器的帶寬為120MHz，探頭的衰減系數(shù)為10:1，上升時間為nst5.31=。用該示波器（包括探頭）測量一方波發(fā)生器輸出波形的上升時間2t；從熒光屏上觀察到的上升時間3t為11ns。問該方波的實際上升時間2t為多少【解】示波器自身的上升時間0.3