电子测量与仪器宋悦孝主编

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1、高等职业教育电子信息贯通制教材（电子技术专业）电子测量与仪器电子教学资料宋悦孝主编雷孑工t出展芯Publishi ng House of Electro nics In dustry北京 BEIJING为了配合电子测量与仪器课程的教学，体现教材的编写特色，更好地为读者服 务，编写本教学资料。教学资料内容包括三个部分：第一部分是教学指南，包括课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学 时间分配。第二部分是习题答案，给出了多数习题的详细解答过程。第三部分是电子教案，采用 PowerPoint课件形式。教师可以根据不同的教学要求 按需选取和重新组合。限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，敬

2、请读者给予批评指正。编者2003年12月电子测量与仪器教学指南、课程的性质与任务电子测量与仪器是电子与信息技术类专业及相近专业的一门必修技术课。主要介绍电子测 量基本概念、测量基本原理及常用电子测量仪器的基本组成与操作应用。本课程的主要任务是使学生具备电子测量技术与测量仪器方面的基础知识和基本技能，为学生 学习专业技术和职业技能奠定基础，使他们成为具有全面素质和实践能力的应用型技术人才。主要教学目标是学习电子测量技术原理、测量仪器以及测试系统方面的专业知识和职业技能； 学习分析问题、解决问题的基本方法；学习基本的科学思维方式和工作方法；培养职业道德、促进 全面素质的提高。为学生今后从事电子与信

3、息技术类等方面的工作打下良好的基础。（1）基本概念方面： 基本概念主要包括测量数据处理、电子测量仪器使用与组成，以及测量原理等方面的概念。 掌握电子测量与仪器的基本概念是学习本门课程的基础， 对于绝大多数基本概念， 尤其对那些在工作实践中比较常用的概念应能够牢固掌握、灵活应用，并注意个别概念间的区别。（2）测量技术方面：测量技术主要包括电压测量技术、波形显示与测量技术、频域测量技术、 元器件测量技术、频率 / 时间测量技术、数据域测量技术等。测量技术是进行测量工作的理论指导， 也是测量仪器构成与应用的理论依据。对于测量技术应能够理解掌握，并灵活应用，切忌生搬硬套， 并学会用所学理论解决实际问题

4、。（3）测量仪器的构成与应用方面：测量仪器主要包括电压测量仪器、波形显示仪器、频域测量 仪器、元器件测量仪器、频率 / 时间测量仪器、数据域测量仪器、智能仪器等，所有仪器的构成都是 以其测量原理为依据的，只要理解掌握了测量原理，学习仪器的构成与应用就游刃有余了。（4）测量技能方面：测量技能主要包括测量的组织进行、测量仪器的选用、测量数据的处理、 测量中现象的分析和问题的解决以及查阅资料等方面的综合能力，是学习本课程的目标。需要通过 实验实习来提高学生的测量技能。要求教学工作中要不失时机地增加学生动手实践的机会，并鼓励 学生多动手、多观察、多分析、多思考，并养成严谨求实、讲究科学的好作风。二、预

5、备知识 本书从电子测量与仪器基本概念、基本原理等基本知识入手，比较全面、系统地介绍了电子测 量技术及其在电子测量仪器或测量中的应用，以及测量仪器的基本操作与应用等。读者在学习本书 之前， 应具备一定的模拟电子技术、 脉冲与数字电路等基础知识和一定的电子实验实践的基本技能。三、教学内容、教学重点与教学要求第 1 章 电子测量与仪器的基本知识（一）教学内容 电子测量的内容与方法，测量误差的表示与分类，测量结果的表示与有效数字的处理等。（二）教学重点 测量误差的表示与应用，测量结果的表示及测量数据的处理。（三）教学难点 测量误差的表示与应用，测量结果的表示与有效数字处理。（四）教学要求 明确电子测量

6、的方法，掌握测量误差的基本计算，掌握准确度等级、允许误差的概念，明确电 子测量误差的种类，了解测量结果的表示方法与测量数据的处理，了解通用电子测量仪器的主要分 类。第 2 章 测量用信号发生器（一）教学内容 信号发生器的分类与功能，主要技术指标，信号发生器的主要组成原理与操作使用等。（二）教学重点 信号发生器分类与功能，主要技术指标，基本工作原理与基本操作使用。（三）教学难点 信号发生器基本工作原理与基本操作使用。（四）教学要求 掌握信号发生器分类与功能、主要技术指标，了解信号发生器基本工作原理，熟悉信号发生器 基本操作使用，了解频率合成原理与正弦波成形电路工作原理。第 3 章 电压测量与电压

7、表（一）教学内容 交流电压的表征，交流模拟电压表分类与读数修正，数字电压表技术指标与 A/D 变换器。（二）教学重点 交流电压的表征，交流模拟电压表分类与读数修正。（三）教学难点A/D 变换器工作原理与特点分析。四）教学要求掌握交流电压的表征以及均值电压表、峰值电压表读数修正，明确检波器种类及电路组成，了 解均值表、峰值表、有效值电压表的结构类型，了解数字电压表基本组成以及 A/D 变换器工作过程。第 4 章 波形测试与仪器（一）教学内容 波形测试的原理，示波器的组成，示波器多波形显示，示波器的应用，数字存储示波器和取样 示波器。（二）教学重点 波形测试原理，示波器的组成，示波器多波形显示和示

8、波器的应用。（三）教学难点 波形测试原理和示波器的组成及开关旋钮的作用与实现方法。（四）教学要求 掌握示波器的基本组成，明确示波器线性偏转特性与示波器用途，掌握示波器直接测量电压、 周期和双踪法测量相位差。理解示波器双踪显示原理，熟悉示波器有关开关旋钮的作用。了解示波 器测量电压、周期、频率、相位差的其他方法及示波器测量调幅系数方法。第 5 章 频域测量与仪器（一）教学内容 扫频仪、频谱仪工作原理，扫频仪、频谱仪技术指标与应用（二）教学重点 扫频仪、频谱仪工作原理与技术指标（三）教学难点 扫频仪、频谱仪操作应用（四）教学要求 明确扫频仪、频谱仪的用途，掌握扫频仪、频谱仪的工作原理，了解扫频仪、

9、频谱仪技术指标 与操作应用。第 6 章 电子元器件测量与仪器（一）教学内容 集中参数元件的等效，伏安法、电桥法与谐振法测量原理，晶体管特性图示仪组成与使用。（二）教学重点 伏安法、电桥法与谐振法测量原理，晶体管特性图示仪组成与使用。（三）教学难点 阻抗的数字化测量原理，不平衡电桥测量原理，谐振法测量原理，晶体管特性图示仪组成原理 与使用。（四）教学要求 掌握伏安法、电桥法、谐振法测量原理与用途，掌握晶体管特性图示仪组成原理，明确晶体管 特性图示仪的用途， 了解阻抗的数字化测量原理、 不平衡电桥测量原理与晶体管特性图示仪的使用。第 7 章 频率和时间测量及仪器（一）教学内容 测量频率的方法，电子

10、计数器分类、组成与技术指标，电子计数器测量频率、周期、时间、累 加计数等工作原理，电子计数器测量误差分析与扩频技术，数字相位计。（二）教学重点 电子计数器测量频率、周期、时间、累加计数等工作原理，电子计数器测量误差与分析。（三）教学难点 电子计数器测量误差与分析，数字相位计。（四）教学要求 理解掌握电子计数器测频、测周、累加计数等工作原理，理解掌握测量误差的来源，了解测量 误差减小措施，了解电子计数器整机组成、扩频技术与数字相位计工作原理。第 8 章 数据域测量与仪器（一）教学内容 数据与测量基本概念与特点，数据域测量仪器设备，数据域测试技术，逻辑分析仪的组成、触 发方式与显示方式。（二）教学

11、重点 数据域测试技术，逻辑笔组成与应用，逻辑分析仪组成、触发方式与显示方式。（三）教学难点 数据测试技术，逻辑分析仪组成、触发方式与显示方式。四）教学要求掌握逻辑笔与逻辑分析仪的组成，明确逻辑分析仪的触发方式与显示方式，了解数据域测试技 术与特点点，了解逻辑分析仪的应用。第9章 智能测试仪器与系统（一）教学内容智能测试仪器与系统分类与组成，GPIB标准接口，智能仪器典型处理功能。（二）教学重点智能仪器、自动测试系统、个人仪器与虚拟仪器的组成，GPIB标准接口，智能仪器的典型处理功能。（三）教学难点智能仪器、自动测试系统、个人仪器与虚拟仪器的区别，智能仪器的典型处理功能。（四）教学要求了解智能测

12、试仪器与系统的分类、特点与区别，了解GPIB标准接口，了解智能仪器的典型处理功能。四、教学时间分配J-p 早节课程内容课时数第一章电子测量与仪器的基础知识4课时第二章测量用信号发生器6课时第三章电压测量与电压表8课时第四章波形测试与仪器16课时第五章频域测量与仪器6课时第八早电子元器件测量与仪器8课时第七章频率和时间测量及仪器6课时第八章数据域测量与仪器6课时第九章智能测试仪器与系统6课时注：以上课时分配仅供参考，教学中可根据教学的安排再做调整。五、习题答案（一）习题1答案1. 解： x=x-A=100V-95V=5VC=- x=-5VAx+C=100V-10V=90V x=- G=10V2.

13、 解： x=x- A=40mA-38mA=2mAx2 mAAx100%5%A 40mAx 2 mAx100%5.3%x 38mA3. 解: xmmxm二 Xm= Y mixm1= 1.5%X 10V= 0.15V Xm2= 丫 mxm2= 1.0%X 20V= 0.20V Xm1选用第一块表。4. 解: x=x- A=94.5mA-90mA=4.5mAC=- x=-4.5mAmX 4.5mA100%5%A 90mA.mXm 4.5mA 100% 4.5%xm100mA被校表的准确度等级应定为5.0级。5. 解: UL= 0.5%X 10V= 0.5V本次测量报告值为 8V,测量记录值为 7.5

14、V。6. 解:54.79 54.8 , 86.3724 86.4 , 500.028 500, 21000=2.1000X 10 42.10 X 104,0.003125 0.00312 , 3.175 3.18 , 43.52 43.5 ,58350=5.8350 X 10 4 5.84 X 10 47. 解：有效数字为18.4V，有效数字+1位安全数字为18.44V。8. 解：相同数据有 2.100k Q, 2100Q, 2.100 X 10 Q, 0.2100 X 10 k Q（二）习题2答案1. 答：按照输出信号波形的不同，通用信号发生器分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生

15、器和随机信号发生器四类。正弦信号发生器为电路或系统检修提供低频、高频等幅正弦 信号或振幅调制波等已调波；函数信号发生器为电路或系统检修提供正弦波、方波、三角波等波形； 脉冲信号发生器为分析研究电路或系统的瞬态特性提供矩形脉冲波或双脉冲波等波形；随机信号发 生器为电路提供模拟噪声信号，为分析研究电路或系统的抗噪声性能等提供模拟噪声。2. 答：低频信号发生器一般有50Q、150Q、600Q、5kQ等各种不同输出阻抗，而高频信号发生器一般只有50 Q或75Q 一种输出阻抗。使用时，如果阻抗不匹配，会使波形失真变大、功率传输效率变小。为了避免阻抗不匹配产生的不良影响，应借助阻抗变换器等使之匹配连接。3

16、. 答：信号发生器作为主动测试仪器其构成应该包括振荡器，而LC振荡器、RC振荡器等特性决定了振荡器的频率范围或频率稳定性都比较差。由于频率合成器具有自动实现频率跟踪的锁相环 而使之具有很高的频率稳定度和极纯的频谱。6. 答：函数信号发生器一般能够输出正弦波、三角波、方波等三种基本波形。7. 答：函数信号发生器产生信号的方法有三种：一种是先产生方波，然后经变换得到三角波和 正弦波形；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第三种是先产生三角波再变换为方波和正 弦波。函数信号发生器的构成方式则相应地有上述三种形式。8. 答：（1）函数信号发生器的频率范围比低频信号发生器或高频信号发生器的宽，频率范

17、围约 为几毫赫至几十兆赫。（2）函数信号发生器能够提供正弦波、三角波、方波等多种波形，而正弦信 号发生器只能提供正弦波或已调波。（3 ）脉冲式函数信号发生器的振荡器是由施密特触发器、密勒积分器、电压比较器等部分组成的组合振荡器，缺一不可；而正弦信号发生器的振荡器是单一的正 弦波振荡器，是独立的振荡器。（三）习题3答案1. 答：模拟式交流电压表按照检波器类型的不同分为均值电压表、峰值电压表和有效值电压表, 分别属于放大一检波式、检波一放大式和放大一检波式。均值电压表频带窄、 测量灵敏度较低，为低频或视频毫伏表。峰值电压表频带宽、 灵敏度较高,为高频或超高频毫伏表。有效值电压表种类较多，一般情况下

18、，它的频带较窄、灵敏度较低，为低 频毫伏表。2. 解:10.10.4U 04(6dt0.12dt) 3(V)0.4LP+=6VLP-=-2VLP-p=8VL= . 1 ( 0 6 dt 0 2 dt)3.5V。 、0.43. 解:（1） 如果用峰值表测量，II? ，2U a 40V ,测量正弦波、三角波和方波时的读数值都为U a U? 40V28.3VV2V2（2）如果用均值表测量，测量正弦波时， U?.2U a 40Vl?40V2 . 228.3V测量非正弦波时,I?KpKfI?KfKp0.9lI70.9KfKp测量三角波时,0.9KfKp40V29.6V测量方波时，l a亦市40V44.4

19、 V0.9 1 1(3)如果用有效值电压表测量，l?/ u“ =u= Kp测量正弦波时，ulh 40V 28.3VKp 近测量三角波时，u“ =U=-U-40V23.1VKp 詬测量方波时，U“ =u= 空丫 40VKp 14.解:答:(略)(1) 如果峰值电压表测量，测量正弦波时：U=U“ =20Vl 0.9U a0.920V18VL?、2U a、220V28.3V测量三角波时：l?A.21 a 220V28.3VUU14.1V16.3V测量方波时: I?方.2U a .2 20V28.3V=U方=U方(2) 如果用均值电压表测量，测量正弦波时:UL=U“ =20VU 0.9U a0.920

20、V18Vl?、2U a、220V28.3V测量三角波时：U a0.9U a0.920V18VU a U a Kfa 18V 2 15.6VL?a U KPa 18V 2,3 36V-P=7.07div，探极衰减比 K=10： 1，所以U-p=7.07div x 1mV/div=7. 07mV探极输出电压:U 二Up p 2K =7.07mV=2.5mV正弦波电压：U=10x 2.5mV=25mV答:(略)12.解：由题意知，S=10mV/div , Dx=1ms/div，探极衰减比 K=10： 1，所以Dx11kHz1ms div1div（1） Hp=0.5V /10 10mV /div5di

21、v得到如图4-4 （ a）所示的波形。2、2U HP-p=_K 冬2_4V_10S10mV/丿div图4-4习题4.12答案11.3div得到如图4-4 （ b）所示的波形，图中方格线间距2div 。13.解：T Tmin=10div /2 X 0.01 卩 s/div=0.05 （is-f max=20MHZ答：（略）14.解：T Tmax=10div /2 X 5ms/div=25ms-f min=0.4HZ答:（略）15.答：（a）如图所示表明显示波形不稳定，又因为只有X通道有故障，可能是触发电路的触发电平不稳定的原因。（b）如图所示表明没有对回扫线进行消隐，可能是原因Z通道没有与X通道

22、正确相连而不能在回程期间消隐。16.答：（a） （f）图的触发情况分别是零电平负极性触发、正电平负极性触发、负电平负极性 触发、负电平正极性触发、正电平正极性触发和零电平正极性触发。17.解：AB 360 2cm 36030AC24cm答:（略）18.解：据题意知,D=1ms/ div , S=0.5V/ div , H=8div，正弦波一个周期的宽度L=8div，探极衰减比K=10 : 1。正弦波周期：T=DL/K =1ms/div X 8div =8ms正弦波频率：f=1/T=125Hz正弦波峰-峰值：Ut-P=SH=0.5V/div X 8div =4V正弦波电压:答:（略）19. 解：

23、据题意知，try =9ns,而示波器上升时间应满足：tr try/3，即tr 9ns/3=3ns , BW 0.35 /3ns 120MHz答：（略）20. 答：数字存储示波器利用 A/D 变换器将输入的模拟信号变换成数字信号， 然后存储于数字存 储器中，需要时再将存储器中存储的内容调出，并通过 D/A 变换器，将数字信号恢复为模拟信号， 最后显示在示波器荧光屏上。（五）习题 5 答案1. 答：扫频仪实质上是扫频信号源与X-Y方式示波器的结合。主要包括扫描信号源、扫频振荡器、检波器、频标电路和 X-Y 示波器。扫描信号源除了用来产生扫描电压外，还用来连续改变扫频信号源振荡频率，以得到频率连续

24、变化的扫频信号加到被测电路中，被测电路的输出经检波器检波得到电路的幅频特性曲线并通过示 波器加以显示出来。2. 答：扫频仪的扫描电压可以是正弦半波信号。这是因为只要扫频信号的频率变化规律与示波 器水平扫描电压的变化规律完全一致， 而不管扫描电压是否均匀， 扫描出的幅频特性曲线是相同的。当扫频信号U3为正弦波电压时，由于耦合变压器电感磁心磁滞等原因，显示出的波形也不能重 合。因此，需要对扫频信号源提供停振控制信号，使显示出的波形为被测波形和用作水平轴的水平 回扫线的组合。3. 答：因为扫频信号频率的变化受扫描电压的控制并保持一定的线性关系，扫描瞬时电压越大，振荡频率越高，所以可以水平位置的大小表

25、示出频率大小，即扫频仪的X轴可以用来表示频率轴。4. 答：扫频仪主要用来显示电路的幅频特性曲线，并据此推算出被测电路的频带宽度、品质因 数、电压增益、输入输出阻抗及传输线特性阻抗等参数。频谱仪主要用来显示被测信号的频谱图，由此可以对信号的频率组成及各频率分量大小进行分 析，即频谱分析，另外还用于放大器的谐波失真、信号发生器的频谱纯度以及系统的频率特性分析 等。扫频仪、频谱仪的使用等参看课本相关内容及有关书籍。5. 答：示波器主要用来显示信号波形，并由此测出被测信号的电压、频率等参量，是在时域内 对信号进行分析的时域测量仪器，它不能得出信号的频率组成成分。频谱仪主要用来显示被测信号 频谱图，用来

26、分析信号的频率组成成分，是在频域内对信号进行分析的频域测量仪器，但不可以得 到被测信号时域波形。6. 答：相同点：都属于专用示波器，这是因为他们都是在示波器的基础上，通过增加专用电路而实现特殊波形的显示。在电路上都用到了频标电路和X-Y方式示波器。不同点：扫频仪用来显示电路幅频特性曲线，是时域测量仪器。频谱仪用来显示信号频谱图， 是频域分析仪器。7. 答：扫频外差式频谱仪是利用频率连续变化的扫频振荡信号与被测信号经混频器差频产生固 定中频信号而确定出被测信号频率成分。由于扫频信号频率是连续可变的，只要被测信号中与本振 频率成固定中频关系的组成频率成分，都可以通过滤波得到各频率组成成分的大小。（

27、六）习题6答案1. 答：测量集中参数元件的方法主要包括：伏安法、电桥法和谐振法。伏安法是根据欧姆定律来测量集中元件参数的。该方法使用方便，但测量精确度较差，仅适用 于低频测量，比较适合直流电阻的测量。电桥法（特指平衡电桥）是根据电桥平衡时的电桥平衡条件来确定被测量。该方法的工作频率 较宽，测量精度较高。但因为在高频测量时，电桥对屏蔽良好的要求很高，所以比较适合低频阻抗 元件的测量。其中直流电桥用于测量直流电阻，交流电桥用于测量电容、电感等参数。谐振法是根据LC谐振回路谐振特性来确定被测量的大小。在高频段，谐振法受杂散耦合等的影响较小，且比较符合电感、电容的实际工作情况，因此，谐振法高频段测量结

28、果比较可靠，是测量 高频元件的常用方法。2. 答：伏安法分为电流表内接法和电流表外接法两种方法。分别适合测量大电阻和小电阻。阻抗的数字化测量是利用正弦信号在被测阻抗两端产生交流电压，然后对电压实部和虚部进行 分离，最后利用电压的数字化测量来实现阻抗的测量。3. 答：不平衡电桥是通过直接测量电桥非平衡状态下流经指示器的电流或两端电压大小来测量 集中参数元件的，它的操作简便、测量时间短、易实现数字化测量。不平衡电桥可以测量集中参数元件，其测量方法参见课本及有关书籍。4. 答：答案参见课本及有关书籍。5. 解：据题意知，电桥平衡条件为CxRs10kQ2kQ2kQ 10kQ2k Q10kQ500pF1

29、00pF11Ri(艮)(RxJ CsJ Cx)R2经推导，得DX= coCxR= coRsCS=2 nX IkHzX 2k QX 500pF=0.006286.解：据题意知，电桥平衡条件为R1R2(Rxj Lx) 一 瓦j Cs经推导，得R=RR/Rs=5kQX 2kQ/10k Q =1kQL=RR2C=5kQX 2kQX 0.05 杪 F=0.5HQ=3L/Rx=3RsCS=2 nX lOOOHzX 10k QX 0.05 卩 F=3.147. 解：(a) ( b)属于臂比电桥(c) (d)属于臂乘电桥。(a) Ri(Rs1TcS)R2RxCxR2R2R1CsDX= wCxR= RsC(b)

30、R1R2j Csj CxCsD=R2R111RsCsR1R2Ri R2RsL=RRzCQx= wLx/ Rx= wRsCs1j CsR1 R2Rsj LxR=RR2/ RL=RRzCQ=R/ coLx=RsCs8答：（a）正确，其他的均错。根据平衡电桥构成条件当相邻桥臂为纯电阻时另外相邻桥臂应呈现同性电抗特性；而相对桥臂为纯电阻时，另外相对桥臂呈现异性电抗特性。除（a）图满足上述构成条件外，其他的均不符合上述条件。10.答：晶体管特性图示仪主要用来显示晶体三极管、晶体二极管、场效应管等器件的特性曲线，并由此推算出器件的有关参数。具体使用方法及注意事项参看课本及有关书籍。（七）习题7答案1. 答

31、：通用电子计数器的测试功能包括：测频、测周、测时、测频比、累加计数和自检。测量依据的关系是闸门打开的时间等于十进制计数器计出的脉冲个数与脉冲周期的乘积。2. 答：通用电子计数器测量频率时存在的误差主要是量化误差，测量周期时存在的误差主要是量化误差和触发误差。为了减小测频时的量化误差可以增大对被测信号的倍频次数、延长闸门打开时间（增大对晶振信号的分频次数）。为了减小测周时的量化误差可以增大对晶振信号的倍频次数、增大对被测信号的分频次数（多周期测量法）。为了减小测周时的触发误差可以提高输入信号的信噪比、增大对被测信号的分频次数（多周期测量法）。3. 解：据题意知，在闸门时间最长（1s）时结果显示的

32、位数最多为7位，而且闸门时间每变为 I倍，结果显示的位数依次减少1位。闸门时间为1s时，量化误差的相对误差为NN100%NN1 1100% =100%0.5 10 7N20000000同理，闸门时间分别为0.1s、10ms时的量化误差相对误差分别为土 0.5 X 10 -6、土 0.5 X 10-5。4. 答：数字相位计是先将相位差的测量变换为时间的测量，再利用相位差与时间的对应关系来T10s1s0.1s10ms1msN2 000 000200 00020 0002 000200fx (Hz)200 000200 000200 000200 000200 000表7-1题7.5答案换算出相位差

33、大小的，而时间的 测量则采用电子计数器测量时间 的方法进行测量。所以数字相位 计属于相位一时间变换式相位计。5. 解：答案如表7-1。6. 解：据题意知，应满足如下关系TxiNiT2 NTTx2= N1 Tx1200005ms 0.5ms200000答：（略）7.解：测频时，fx fx/10001 10 。测周时，-TxTx1NTs fx0.1 10 3ms 1000Hz10%。答：（略）（八）习题8答案1. 答：数据域测量就是对数据流的测量，它面向的测量对象是数字逻辑电路。数字逻辑电路或系统是以数据或数据字作为时间或时序的函数，而不是将电压作为时间或频率的函数。数据域测量的内容包括数字系统或

34、设备的故障检测、故障定位、故障诊断以及数据流的检测和 显示。2. 答：（1）穷举测试法就是对数字电路输入所有可能的组合信号，然后测试与每一种输入组合信号相对应的全部输出是否正确。如果所有输入信号、输出信号的逻辑关系是正确的，则被测电路就是正确的；反之，被测电路就是错误的。最后根据比较结果给出“合格/失效”的指示。穷举测试法的优点是能测试出存在的全部故障，即故障覆盖率为100%缺点是测试时间较长，并随输入端数量的增加呈指数规律增加。（2） 伪穷举测试法是把一个大电路划分成多个子电路，对每个子电路进行穷举测试。该方法可以节省大量的测试时间。（3） 随机测试法是对数字电路和已知功能完好的参考电路输入

35、随机的组合信号，然后对被测电路和参考电路的输出进行比较；最后根据比较结果给出“合格/失效”的指示。随机测试法一般很难达到 100%勺故障覆盖率，常用于测试要求不高的场合。3. 答：逻辑笔用来测试一般门电路和触发器的逻辑关系。逻辑夹不同于逻辑笔的是可以同时显示多个端点的逻辑状态，而逻辑笔在同一时刻只能显示一个被测点的状态。逻辑分析仪是以单通道或多通道实时获取与触发事件相关的逻辑信号、并显示触发事件前后所获取的信号、供软件及硬件分析的一种仪器。万用表常用来测量数字电路或系统中各种模拟量的大小。而示波器用于测试脉冲的各种参数与 信号幅度，比较输入信号的波形、相位、幅度及其相互关系。万用表和示波器不能

36、直接测出数字电 路状态与逻辑关系。4. 答：逻辑分析仪包括逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。逻辑状态分析仪LSA以二进制、十六进制或ASCH码等的状态显示被测逻辑状态，由被测系统提供采集数据的时钟脉冲，侧重于软件分析。逻辑定时分析仪 LTA以时域波形的形式显示被测信号，由逻辑分析仪自身提供采集数据的时 钟脉冲，主要用于硬件分析。5. 答：逻辑分析仪由比较器、采样器、存储器、显示发生器、多通道逻辑测试探极、阴极射线 示波管等部分组成。其工作过程参见课本有关内容。6. 答：逻辑分析仪触发方式包括组合触发、延迟触发、限定触发、序列触发、计数触发和“毛 刺”触发等方式。组合触发方式是逻辑分析仪一般都采用

37、的触发方式。它是指将被测系统的数据字与人工预置的 触发字进行比较，如果系统的数据字与预置的触发字相符，则产生一次触发。延迟触发是在捕获到触发字后，经延迟门时间延迟后再停止数据采集，使得存储器中存储的数 据包括触发点前后数据的触发方式。因为该方式能观察到触发前后的有关信息而常用于分析循环程 序和嵌套循环程序，也常用于观察跳动性的偶然故障。限定触发是对设置的触发字加限定条件的触发方式。 它为了有选择地存储和显示特定的数据流， 而在逻辑分析仪中增加一些附加通道作为约束或选择所设置的触发条件。序列触发是为检测复杂分支程序而设计的一种重要触发方式。它是当采样数据与某一项预先设 定的字序列（而不是一个字）

38、相符后才触发跟踪数据流的触发方式。计数触发是为了对软件系统中出现嵌套循环的某次循环进行跟踪而在逻辑分析仪的触发逻辑中 设立一个“遍数计数器”，而对其他各次循环不进行跟踪的触发方式。“毛刺”触发是为了便于观察和寻找由于外界干扰而引起的数字电路误动作的现象和原因，利用滤波器从输入信号中取出一定宽度的脉冲作为触发信号的触发方式。7. 答：逻辑分析仪的显示方式包括定时显示、状态表显示、图解现实、映像显示和直方图显示 等方式。定时显示方式是以逻辑电平表示波形图的形式将存储器中的内容显示在荧光屏上的，该方式显 示的是一连串经过整形后的类似方波的波形，高电平代表“ 1”，低电平代表“ 0”，由此可以确定逻辑

39、电平与时间的关系。由于显示的不是被测点信号的实际波形，所以又称为“伪波形”或“伪时 域波形”。定时显示方式可以将存储器的全部内容按顺序显示出来，也可以改变顺序显示，这样更 便于进行比较分析。状态表显示方式是将存储器内容以二进制、八进制、十进制或十六进制等各种数制形式显示在 荧光屏上。图解显示方式是将荧光屏 X、Y 方向分别作为时间轴、 数据轴进行显示的一种方式。 它将欲显示 的数字量通过 D/A 变换器变换成模拟量，按照存储器中取出数字量的先后顺序将此模拟量显示在荧 光屏上，形成一个图像的点阵。图解显示方式对数字信号的分析和观察程序运行情况很有帮助。映像显示方式是把逻辑分析仪存储器的全部内容以

40、点图形式一次显示出来。与图解显示不同的是：该方式将每个存储器字分为高位和低位两部分，分别经由X、Y方向D/A变换器变换为模拟量，送入CRT的X、Y通道，所以每个存储器字点亮荧光屏上的一个点。如果映像显示的图形与正确的映 像图不同，则表示被测系统存在故障。映像显示方式还可以观察程序运行情况。直方图显示方式有时间直方图和标号直方图两种方式。时间直方图显示各程序执行时间的分布情况，用以确定各程序模块及整个程序的最小、最大和平均执行时间，据此可找出花费CPU时间过长及效率低、质量不高的程序模块。这是一种很有价值的测量和分析方法，其主要优点是能进行实 时测试分析。标号直方图显示时，逻辑分析仪反复测量并累

41、计在各个地址范围内事件出现的次数， 最后以直方图形式显示测量结果。8、9 题答案参看课本有关内容。（九）习题 9 答案1. 答：智能化测试仪器和测试系统主要包括独立智能仪器、自动测试系统、个人仪器、VXI 总线仪器和虚拟仪器。20 世纪 70 年代以后，随着新技术的发展，尤其微电子技术和微型计算机技术的快速进步，先 后出现了独立式智能仪器、自动测试系统、个人仪器，在此基础上，20世纪 80 年代中期问世了 VXI总线仪器和虚拟仪器。 VXI 系统集中了智能仪器、 GP-IB 总线、个人仪器的很多特长，是一种全世界 范围内完全开放的模块总线仪器系统。2. 答：智能仪器的自检方式有开机自检、周期性

42、自检和键盘自检三种方式。 智能仪器通常具有自动量程变换、自动零点调整、自动校准以及自动触发电平调节等自动测量功能。3. 答：智能仪器输入电流自动补偿原理参见课本有关内容。4. 答：智能仪器 A/D变换器是在一般 A/D变换器的基础上，借助软件来形成的高精度A/D变换器，如脉冲调宽式、三次积分式 A/D 变换器等。具体过程参见有关书籍。5. 答：自动测试系统 ATS是以通用计算机为核心，以标准接口总线为基础，由可程控电子仪器（智能仪器）等构成的现代测试系统。个人仪器 PI 是将传统智能仪器中的测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡，插入到个人计算机的总线插槽或扩展箱内而得到新型测量仪器。个人仪器系统则是由不同功能的仪器卡、插卡箱和一台PC机有机结合而构成的自动测试系统。虚拟仪器是在通用计算机上添加几种具有共性的基本仪器硬件模块，通过软件组合成各种功能的仪器或系统仪器。2004.1.2