试问(1)U a 和U b 的相对误差是多少?(2)通过测量U a 和U b 来计算R 2上电压U 2时,U 2的相对误差是多少?(3)若用该电压一直接测量R 2两端电压U 2时,U 2的相对误差是多少?题图 2-12-5已知CD-4B 型超高频导纳电桥在频率高于1.5MHz 时,测量电容的误差为:±5%(读数值)±1.5pF 。
求用该电桥分别测200pf 、30pF 、2pF 时,测量的绝对误差和相对误差。
并以所得绝对误差为例,讨论仪器误差的相对部分和绝对部分对总测量误差的影响。
2-6某单级放大器电压放大倍数的实际值为100,某次没量时测得值为95,求测量值的分贝误差。
2-7设两只电阻R 1=(150±0.6)Ω,R 2=62Ω±2%,试求此二电阻分别在串联及并联时的总阻值及其误差。
2-8用电压表和电流表测量电阻值可用下图所示的两种电路,(a ) (b )题图 2-2设电压表内阻为R v ,电流表内阻为R x ,试问两种电路中由于R v 和R A 的影响,被测电阻R x 的绝对误差和相对误差是多少?这两种电路分别适用于测量什么范围的阻值?2-9用电桥测电阻R x ,电路如题下图所示,电桥中R s 为标准可调电阻,利用交换R x 与R s 位置的方法对R x进行两次测量,试证明R x的测量值R1及R2的误差△R1及△R2无关。
题图2-32-10用某电桥测电阻,当电阻的实际值为102Ω时测得值为100Ω,同时读数还有一定的分散性,在读数为100Ω附近标准偏差为0.5Ω,若用该电桥测出6个测得值为100Ω的电阻串联起来,问总电阻的确定性系统误差和标准偏差各是多少?系统误差和标准偏差的合成方法有何区别?2-11具有均匀分布的测量数据,(1)当置倍概率为100%时若它的置信区间为[M(x)-Cδ(x)], M(x)+Cδ(x)],问这里C应取多大?(2)若取置信区间为[M(x)-2δ(x)], M(x)+2δ(x)],问置信概率为多大?2-12对某信号源的输出电压频率进行8次测量,数据如下(单位Hz):1000.82,1000.79,1000.85,1000.84,1000.78,1000.91,1000.76,1000.82(1)试求其有限次测量的数学期望与标准差的估计值。
(2)若测量时无系统误差,给定置信概率为99%,那么输出频率的真值应在什么范围?2-13用电桥测一个50mH左右的电感,由于随机误差的影响,对电感的测量值在L0±0.8mH 的范转内变化。
若希望测量值的不确定度范转减少到0.3mH以内,又没有更精密的仪器,问可采用什么办法。
2-14对某电阻进行10次测量,数据如下(单位kΩ):0.992,0.993,0.992,0.993,0.993,0.991,0.993,0.993,0.994,0.992请给出包含误差值的测量结果表达式。
2-15对某信号源的输出频率f进行了10次等精度测量,结果为(单位kHz):110.105,110.090,110.090,110.70,110.060,110.050,110.040,110.030,110.035,110.030。
试用马利科夫及阿卑--赫梅特特判据判别是否存在变值系差。
2-16对某电阻的9次测量值如下(单位kΩ)10.32,10.28,10.21,10.41,10.25,10.31,10.32,100.4试用莱特准则和格拉布斯准则(对应99%的置信概率)判别异常数据,并讨论在本题的情况下应采用哪种准则。
2-17用两种不同方法测量同一电阻,若在测量中皆无系统误差,所得阻值(Ω)为:第一种方法:100.36,100.41,100.28,100.30,100.32,100.31,100.37,100.29,第二种方法:100.33,100.35,100.29,100.31,100.30,100.28。
(1)若分别用以上两组数据的平均值作为该电阻的两个估计值,问哪一估计值更为可靠?(2)用两种不同测量方法所得的全部数据,求被测电阻的估计值(即加权平均值)。
2-18对某电阻进行了十次测量,数值(kΩ)为;99.2,99.4,99.5,99.3,99.1,99.3,99.4,99.2,99.5。
测量的系统误差为±1%并为均匀分布,测量的00。
试讨论那种情况本机工作正常,那种情况有故障,可能是什么故障?3-11用常规通用计数器测量一个f x=10MHz的信号频率,试分别计算“闸门时间”置于1s、0.1 s、10ms时,该计数器的测频误差,并计论计算结果。
3-12 使用常规通用计数器测量一个f x=10Hz的信号频率,当信号的信噪比S/N=40dB时,分别计算当“周期倍乘”置于100和103时,该计数器的测周误差,并计论计算结果。
3-13某常规通用计数器内部晶振频率f c=1MHz,若由于需要,使其工作于高稳定度的外部频率标准,该标准频率f c=4MHz。
若计数器工作正常,为了得到正确的测量结果,其测频读数应如何换算?如果测周,则读数应应如何换算?3-14 利用常规通用计数器测频,已知内部晶振频率f o=1MHz,△f c/f c=±1×10-7,被测频率f o=100kHz,若要求“±1”误差对测频的影响比标准频率误差低一个量级(即为1×10-6),则闸门时间应取多大?若被测频率f x=1kHz,旦闸门时间保持不变,上述要求能否满足?若不能满足,请另行设计一种测量方案。
3-15某常规通用计数器的内部标准频率误差为△f c/f c=1×10-9,利用该计数器将一个10MHz的晶体振荡器标准到10-7,则计数器闸门时间应为多少?能否利用该计数器将晶体校准到10-9?为什么?3-16说明内插法、游标法提高测时精度的基本原理。
3-17 试利用误差合成公式,分析倒数计数器的测频误差。
3-18 在Multisim环境下,设计一种基于游标法的时间间隔测量仪,给出原理图和仿真试验结果。
3-19 在Multisim环境下,设计一种用于频率测量的倒数计数器,给出原理图和仿真试验结果。
第4章电压测量习题与思考题4-1在示波器的垂直系统增益保持不变时,由其荧光屏上观察到峰值均为1V的正弦波、方波和三角波。
分别采用峰值、有效值及平均值检波方式的、按正弦波有效值刻度的电压表测量,测量结果的示值分别为多少?4-2已知某电压表采用正弦波有效值刻度,如何用实验的方法确定其检波方式?至少列出二种方法,并对其中一种进行分析。
4-3利用峰值电压表,测量正弦波、三角波和方波三种波形的交流电压。
设电压表读数均为施加以克服?4-14为什么不能用普通峰值检波式、均值检波式和有效值电压表测量占空比t/T很小的脉冲电压?测量脉冲电压常用什么方法?4-15利用电压测量方法自拟一个测量电路,测量一个波正弦信号调制的调幅波的调幅系数M%。
4-16非线性失真系数的测量实质上是交流电压的测量,自拟一个测量D的方框图,简述其工作原理。
4-17欲测量失真的正弦波,若手头无有效值表,则应选用峰值表还是均值表更适当一些?为什么?4-18利用电压电平表测量某信号源的输出功率。
该信号源输出阻抗50Ω,在阻抗匹配的情况下,电压电平表读数为10dBu,此时信号源输出功率为多少?4-19 在Multisim环境下,设计一种多斜积分式DVM,给出原理图和仿真试验结果。
4-20 在Multisim环境下,设计一种脉冲调宽式DVM,给出原理图和仿真试验结果。
第5章信号源习题与思考题5-1 对测量信号源的基本要求是什么?5-2 什么叫频率合成?简述频率合成的方案及各自的优缺点?5-3为什么说锁相环能跟踪输入频率?5-4某二阶锁相环路的输出频率为100kHz,该环路的捕捉带宽±△f=±10kHz。
在锁定的情况下,若输入该环路的基准频率由于某种原因变化为110kHz,此时环路还能否保持锁定?为什么?5-5 如下图所示,令f1=1MHz,N=1~10(以1步进),m=1~100(以10步进),求f2的表达式及其频率范围。
提示:低通滤波器F1、F2分别滤出混频器M1、M2的差频。
题图5-25-7在DDFS中,直接将相位累加器的最高位输出将得到何种波形,其输出频率有何特点?如果直接将相位累加器的地址当做DAC的输入,将得到何种波形? 如何通过DDFS得到三角波?5-8 为什么DDFS的输出中会存在较大的杂散?降低杂散有哪些技术措施?5-9 设计一种四模预分频器的整数分频锁相环,预分频器取值为P、P+1、P+4和P+5。
分析该锁相环的最小连续分频系数。
5-10 说明精确噪声源的工作原理。
5-11在Multisim环境下,参考图5-3-1,设计一种基于DDFS的正弦信号源,给出原理图和仿真试验结果。
5-12 试采用微处理器和AD9854,设计一种能够产生音频范围内FSK、BPSK和AM调制信号的信号源,给出电路设计原理图、PCB图以及试验结果。
5-13 查阅CMOS锁相环集成电路CD4046的数据手册,以CD4046和其他一些简单逻辑芯片为基础,设计能够实现题图5-1的锁相环电路。
第三篇信号的显示、分析与测量第6章时域测量习题与思考题6-1 对模拟示波器的扫描电压有哪些基本要求?6-2 被测信号波形和触发电平如下图所示(图中的虚线为触发电平)。
试分别画出正极性触发和负极性触发时模拟示波器屏幕上的波形。
题图6-16-3 被测信号如下图所示,扫描正程t s>T。
当选择单次触发时,在不同触发电平a、b下,画出正、负极性触发两种情况下模拟示波器屏幕上的波形。
6-5 为了测量一个调频波的调频指数m,可将调频波加到示波管垂直偏转板,而同时又把载波信号加到水平偏转板。
试说明其测量原理及如何根据示波器显示的图形计算m?6-6 有两路周期相同的脉冲信号V1和V2,如下图所示,若只有一台单踪模拟示波器,如何用它测V1和V2前沿间的距离?题图6-36-7 已知A、B两个周期性的脉冲列中均有5个脉冲,如下图所示,又知示波器扫描电路的释抑时间小于任意两个脉冲之间的时间。
问(1)若想观察脉冲列的一个周期(5个脉冲),扫描电压正程时间如何选择?(2)对两个脉冲列分别计论:若只想仔细观察第2个脉冲是否能做到?如能,如何做到?如不能,为什么?题图6-46-8 欲观测一个上升时间t r约为50ns的脉冲波形,现有下列四种型号的示波器,问选用哪种型号的示波器最好,为什么?其次应选哪种示波器,这时应注意什么问题?(1)SBT-5型,f3dB=10MHz, t R≤40n s;(2)SBT-10型,f 3dB=30MHz, t R≤12n s;(3)SBT-8型,f 3dB=15MHz, t R≤24n s;(4)SBT-10型,f 3dB=100MHz,t R≤3.5n s;6-9 什么是采样?数字存储示波器是如何复现信号波形的?6-10 数字存储示波器有哪些采样方式?不同采样方式下,数字存储示波器的最高工作频率取决于哪些因素?6-11 试设计电路来实现本章6.4.4节中提到的各种触发方式。