的不同点的采样,经过保持延长后就将高频信号变成了低频信号。
取样示波器不能观测单次性高频信号,因为不能对其进行跨周期采样。 4.20 记忆示波管是怎样实现记忆波形的功能?记忆示波器能否观测单次性高频信号?
答:记忆示波器的记忆功能是由记忆示波管完成的。将记忆信号存贮于示波管的栅网上,需要显示时,泛射枪发出的流均匀地近乎垂直地射向存储栅网,将栅网存储的波形在荧光屏上清晰地显示出来。
记忆示波器能观测单次性高频信号。 4.21 数字存贮示波器是怎样工作的?
答:数字存贮示波器采用数字电路,将输入信号先经过A/D变换器,将模拟波形变换成数字信息,存贮于数字存贮器中,需要显示时,再从存贮器中读出,通过D/A变换器,将数字信息变换成模拟波形显示在示波管上。
习 题 五
5.1 试述时间、频率测量在日常生活、工程技术、科学研究中有何实际意义? 答:人们在日常生活、工作中离不开计时,几点钟吃饭、何时上课、几时下班、火车何时开车都涉及到计时。
工程技术、科学研究中时间、频率测量更为重要,科学实验、邮电通信,人造卫星,宇宙飞船、航天飞机的导航定位控制,都要准确的测量时间与频率测量。
5.2 标准的时频如何提供给用户使用?
答:标准的时频提供给用户使用有两种方法:其一,称为本地比较法。就
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是用户把自己要校准的装置搬到拥有标准源的地方,或者由有标准源的主控室通过电缆把标准信号送到需要的地方,然后通过中间测试设备进行比对。其二,是发送—接收标准电磁波法。这里所说的标准电磁波,是指含有标准时频信息的电磁波。
5.3 与其他物理量的测量相比,时频测量具有哪些特点? 答:(1)测量的精度高; (2)测量范围广
(3)频率的信息传输和处理比较容易并且精确度也很高。
5.4 简述计数式频率计测量频率的原理,说明这种测频方法测频有哪些测量误差?对一台位数有限的计数式频率计,是否可无限制地扩大闸门时间来减小±1误差,提高测量精确度?
答:是根据频率的定义来测量频率的。若某一信号在T秒时间内重复变化了N次,则根据频率的定义,可知该信号的频率fx为:
fx=N/T
测量误差主要有:±1误差:
?N11=?=? NNfxT标准时间误差:
?f?T=-C TfC不可无限制地扩大闸门时间来减小±1误差,提高测量精确度。一台位数有限的计数式频率计,闸门时间时间取得过大会使高位溢出丢掉。
5.5 用一台七位计数式频率计测量fx=5MHz的信号频率,试分别计算当闸
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门时间为1s、0.1s和10ms时,由于“±1”误差引起的相对误差。
解:闸门时间为1s时:
?N11=?=?=?0.2?10-6 ?6NfxT5?10?1闸门时间为0.1s时:
?N11-5=?=?=?0.2?10 ?6NfxT5?10?0.1?N11=?=?=?0.2?10-4 ?6-3NfxT5?10?10?10闸门时间为10ms时:
5.6 用计数式频率计测量频率,闸门时间为1s时,计数器读数为5 400,这时的量化误差为多大?如将被测信号倍频4倍,又把闸门时间扩大到5倍,此时的量化误差为多大?
解:(1)
?N11=?=?=?1.85?10-4 NfxT5400?N11=?=?=?9.29?10-6 NfxT4?5400?5 (2)
5.7 用某计数式频率计测频率,已知晶振频率的相对误差为Δfc / fc=±5×10-
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,门控时间T=1s,求:
(1)测量fx=10MHz时的相对误差;
(2)测量fx=10kHz时的相对误差;并提出减小测量误差的方法。 解:(1)
?fx?f11=?(c+)=?(?5?108+)=?1.5?10-7 6fxfcfxT10?10?1?fx?f11-4=?(c+)=?(?5?108+)=?10 3fxfcfxT10?10?1(2)
从Δfx / fx的表达式中可知,① 提高晶振频率的准确度可减少Δfc / fc的
闸门时间误差,② 扩大闸门时间T或倍频被测信号可减少±1误差。
5.8 用计数式频率计测信号的周期,晶振频率为10MHz,其相对误差Δfc / fc
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=±5×108,周期倍乘开关置×100,求测量被测信号周期Tx=10μs时的测量误
-
差.。
解:
?Tx?f11=?(c+)=?(?5?108+)=?10?4 ?66TxfcmfxTc100?10?10?10?105.9 某计数式频率计,测频率时闸门时间为1s,测周期时倍乘最大为× 10 000,晶振最高频率为10MHz,求中界频率。
Kfc10000?10?106==316KHz 解:f0=nT15.10 用计数式频率计测量fx=200Hz的信号频率,采用测频率(选闸门时间为 1s)和测周期(选晶振周期Tc=0.1μs)两种测量方法。试比较这两种方法由于“±1误差”所引起的相对误差。
解:测频率时:
?N11=?=?=?5?10-3 NfxT200?1T?N=?C==?TCfx=?0.1?10-6?200=?5?10-5 NTx测周期时:
5.1l 拍频法和差频法测频的区别是什么?它们各适用于什么频率范围?为什么?
答:拍频法测频是将待测频率为fx的正弦信号ux与标准频率为fc的正弦信号uc直接叠加在线性元件上,其合成信号u为近似的正弦波,但其振幅随时间变化,而变化的频率等于两频率之差,称之为拍频F。则:fx=fc±F
差频法测频是待测频率fx信号与本振频率fl信号加到非线性元件上进行混频,输出信号中除了原有的频率fx、fl分量外,还将有它们的谐波n fx、m fl ,及其组合频率n fx±mfl,其中m,n为整数。当调节本振频率fl时,可能有一些n和m值使差频为零,即n fx±mfl=0,则被测频率:fx=m/n·fl
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