模拟电子技术实验.pptx

模拟电子技术实验 主 编 谭海曙 副主编 于昕梅　谢海鸿　李　萍 范 迪 参 编 曹继华 谢凤英 李 晶 滕升华 白培瑞 张琳琳 王琼琛 主 审 章毓晋 编 李 磊 张 军 第2章 基本电子测量技术 2.1 概述 2.1.1 电子测量仪器 2.1.2 测量方法 2.2 电压测量 2.2.1 直流电压测量 2.2.2 交流电压测量 2.2.3 噪声电压测量 2.3 电流测量 2.3.1 直流电流测量 2.3.2 交流电流测量 2.4 电阻测量 2.4.1 定电阻测量 2.4.2 电位器测量 2.4.3 非线性电阻测量 2.5 电容测量 2.5.1 谐振法测量电容量 2.5.2 交流电桥法测量电容量 和损耗因数 2.5.3 万用表估测电容 2.6 电感测量 2.6.1 谐振法测量电感 2.6.2 交流电桥法测量电感 2.7 误差分析与测量数据处理 2.7.1 误差来源与分类 2.7.2 误差表示方法 2.7.3 测量数据处理 2.1 概 述 测量是通过实验方法对客观事物取得定量信息即数量概念的过程。在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与同类已知单位进行比较得到用数值和单位共同表示的测量结果。电子测量是测量学的一个重要分支，20世纪30年代，测量科学与电子科学的结合产生了电子测量技术。从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以称为电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值。 2.1 概 述 与其他测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点。 (1) 测量频率范围宽。被测信号的频率范围除直流信号外，还包括交流信号，其频率范围低至10－6Hz以下，高至THz(1THz=1012Hz)级。 (2) 量程范围宽。如数字万用表对电压的测量范围由纳伏(nV)级至千伏(kV)级，量程达12个数量级。 (3) 测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，使时间的测量误差减小到10-14～10-13量级。用标准电池作为基准可使电压的测量误差减小到10-6量级。正是由于电子测量能够准确地测量频率和电压，因此，人们往往把其他参数转换成频率或电压后再进行测量。 2.1.1 电子测量仪器 用于检测或测量一个量或为测量目的供给一个量的器具称为测量仪器，包括各种指示仪器、比较式仪器、记录式仪器、信号源和传感器等。利用电子技术测量电或非电量的测量仪器称为电子测量仪器。电子测量仪器种类繁多，一般可分为专用仪器和通用仪器两大类。前者是指为某一个或几个专门目的而设计的电子测量仪器，如电视彩色信号发生器。后者是指为测量某一个或几个电参数而设计的电子测量仪器，它们能用于多种电子测量，如电子示波器。 2.1.1 电子测量仪器 通用电子测量仪器按其功能可分为以下几类。 (1) 信号发生器。用于产生测试用的信号，如低频、高频信号源，函数信号发生器及射频模拟与数字信号发生器等。 (2) 信号分析仪器。用来观测、分析和记录各种电量的变化，包括时域、频域和数字域分析仪，如示波器、动态信号分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪等。 (3) 频率计、相位计。用来测量电信号的频率、时间间隔和相位，如电子计数式频率计、波长计、数字式相位计等。 (4) 网络特性测量仪器。用来测量电气网络的各种特性，如频率特性测试仪(扫频仪)、阻抗测试仪、网络分析仪等。 (5) 电子元器件测试仪器。用来测量各种电子元器件参数，检测元器件工作状态(或功能)，如电桥、Q表、晶体管特性图示仪等。 2.1.1 电子测量仪器 通用仪器按显示方式，又可分为模拟式和数字式两大类。前者主要是用指针方式直接将测量结果在标度尺上指示出来，如各种模拟式万用表和电子电压表。后者是将被测的连续变化的模拟量转换成数字量之后，以数字方式显示测量结果，以达到直观、准确、快速的效果，如各种数字万用表、数字频率计等。电子测量仪器的种类繁多，用途也各不相同，在测量中应根据实际情况合理选择使用。 2.1.2 测量方法 为实现测量目的，正确选择测量方法是极其重要的，它直接关系到测量工作能否正常进行和测量结果的有效性。测量方法按照不同的分类方法大致包括以下几种。 1. 按测量性质分类 按测量性质分类，有时域测量法、频域测量法、数据域测量法和随机量测量法四种。 (1) 时域测量法 时域测量法用于测量与时间有函数关系的量，如电压、电流等。它们的稳态值和有效值多用仪表直接测量，而它们的瞬时值可通过示波器显示其波形，