模擬測量方法課件精美版

模擬測量方法模擬測量方法1優(yōu)選模擬測量方法優(yōu)選模擬測量方法第3章模擬測量方法重點(diǎn)：交流電壓的測量方法均值電壓表有效值電壓表峰值電壓表其讀數(shù)原理噪聲電壓的測量難點(diǎn)：交流電壓的測量方法及其讀數(shù)原理第3章模擬測量方法重點(diǎn)：3.1電壓測量概述電壓測量是電測量與非電測量的基礎(chǔ)電測量中，電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量電流、功率電壓飽和與截止，線性度、失真度電壓非電測量中，先轉(zhuǎn)化為電壓信號，再進(jìn)行測量如：溫度、壓力、振動、（加）速度一、電壓測量的重要性3.1電壓測量概述電壓測量是電測量與非電測量的基礎(chǔ)一、電壓3.1電壓測量概述——從直流到數(shù)百兆赫茲二、電壓測量的基本要求直流—10－7級交流—10－4∽10－2級——1、寬頻率2、寬量程3、高準(zhǔn)確度5、高抗干擾能力4、高輸入阻抗——-——-3.1電壓測量概述——從直流到數(shù)百兆赫茲二、電壓測量的基本3.1電壓測量概述β%Um——滿度值的百分?jǐn)?shù)常用于線性刻度的模擬電壓表中α%Ux——讀數(shù)值的百分?jǐn)?shù)多用于對數(shù)刻度的電壓表中β%Um+α%Ux用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。

3、準(zhǔn)確度的表示3.1電壓測量概述β%Um——滿度值的百分?jǐn)?shù)3、準(zhǔn)確度的表3.1電壓測量概述(續(xù))三、電壓測量儀器的分類1、按顯示方式分：模擬式電壓表數(shù)字式電壓表DVM2、按功能分：直流電壓表交流電壓表低頻電壓表高頻電壓表超高頻電壓表3、按檢波器分：峰值電壓表均值電壓表有效值電壓表3.1電壓測量概述(續(xù))三、電壓測量儀器的分類1、按顯示方非正弦波換算—“示值同則峰值同”特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:電測量中，電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量被測器件的輸出噪聲電壓例：測5Hz和1KHz系統(tǒng)的噪聲，使誤差<1%，則所需時間分別為1000s和5s。有效值電壓的測量（續(xù)）交流—10－4∽10－2級原因：周期長，放電長，誤差大（適合高頻測量）多用于對數(shù)刻度的電壓表中去掉起始電流的影響，則：b、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則三、電壓測量儀器的分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）被測器件的輸出噪聲電壓單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。用平均值表測量噪聲電壓1Bel＝10dB（deciBel）①各類電壓表都是按正弦波有效值定度的；3.2交流電壓的測量交流電壓的表征交流電壓的測量方法平均值電壓的測量有效值電壓的測量峰值電壓的測量非正弦波換算—“示值同則峰值同”3.2交流電壓的測量交流電交流電壓的表征1、峰值UP—波形正方向或負(fù)方向的最高點(diǎn)從參考0電平開始算起2、平均值數(shù)學(xué)上：電壓測量—全波整流振幅峰值平均值交流電壓的表征1、峰值UP—波形正方向或負(fù)方向的最高點(diǎn)振幅峰交流電壓的表征(續(xù))3、有效值U定義：－Note：①各類電壓表都是按正弦波有效值定度的；②若被測電壓都是正弦波，且角頻率成倍數(shù)關(guān)系，則有效值滿足疊加性：交流電壓的表征(續(xù))3、有效值U－Note：用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。有效值電壓的測量（續(xù)）3、失真正弦波的波形誤差改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）噪聲電壓的基本特性（續(xù)）器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）4、音量單位（VU－VolumeUnits）③推廣：奇次諧波誤差比偶次諧波大，偶次諧波誤差可忽略。３平均值電壓的測量（續(xù)）特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。用平均值表測量噪聲電壓②提高熱穩(wěn)定性其對應(yīng)的功率電平為多少？用非線性系數(shù)（失真度）表示4、模擬運(yùn)算式RMS檢波器②二次諧波的產(chǎn)生的誤差比三次諧波的小③推廣：奇次諧波誤差比偶次諧波大，偶次諧波誤差可忽略。則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:原因：受放大器動態(tài)范圍的限制交流電壓的表征(續(xù))4、波形系數(shù)KF5、波峰系數(shù)KP用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都交流電壓的表征(續(xù))常見波形的KF與KP（P67）1.731.15三角波鋸齒波UPUP11方波1.4141.11正弦波ˉUKPKF波形U交流電壓的表征(續(xù))常見波形的KF與KP（P67）1.73交流電壓的測量方法直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭R交流電壓表—整流＋直流表頭AC—DC交流直流整流交流電壓的測量方法直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭R交流電壓表交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直流①放大－檢波式放大器檢波器整流特點(diǎn)：A、靈敏度受放大器內(nèi)部噪聲限制，mV級B、頻率受放大器帶寬限制，20～10MHz交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直流②檢波－放大式檢波器放大器整流特點(diǎn)：A、靈敏度低（幾十mV）B、頻率取決于檢波二極管的高頻特性，20Hz∽300MHz交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流f直流③外差式特點(diǎn)：A、靈敏度高B、測高頻（20Hz∽300MHz）放大器檢波器混頻器本振fc可調(diào)交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流f3.3.３平均值電壓的測量一、組成（視頻毫伏表）二、均值檢波器半波整流全波整流濾除交流，避免指針抖動交流直流放大器平均值檢波器分壓器保護(hù)二極管3.3.３平均值電壓的測量一、組成（視頻毫伏表）二、均值檢波3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度非正弦波換算—“示值同則均值同”3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特性—以正弦波的有效3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例1：用均值表分別測方波、三角波、正弦波，電壓表讀數(shù)均為10V，問被測電壓的有效值分別為多少？①平均值：②有效值：正弦波不用換算3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例1：用均值表分別測方波、三3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析1、可能引起的誤差指示微安表自身誤差、檢波二極管性能參數(shù)變化、被測電壓超過頻率范圍、波形不同都會帶來誤差。2、非正弦波的波形誤差絕對誤差：相對誤差：

3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析1、可能引起的誤3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例：接上例波形誤差：3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例：接上例波形誤差：（1）定義：把放大器的全部噪聲折算為輸入端的噪聲電壓Uni或噪聲電流Ini放大器的噪聲參數(shù)及其測量利用二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)，人為地制造一條用折線逼近的平方率曲線。A、靈敏度低（幾十mV）②電壓上限取決于檢波二極管的反向擊穿電壓。二、電壓測量的基本要求噪聲電壓的基本特性（續(xù)）放大器的噪聲參數(shù)及其測量非正弦波換算—“示值同則峰值同”二、電壓測量的基本要求三種電子電壓表主要特性比較多次諧波分量的總有效值例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，判斷兩只電壓表內(nèi)檢波器的輸出時多少V？例：在150Ω的電阻上，測得其電壓電平為＋20dBV，則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:有效值電壓的測量（續(xù)）讀數(shù)均為10V，問被測電壓的有效值分別為多少？用平均值表測量噪聲電壓n次諧波幅度相對于基波的百分?jǐn)?shù)例：P97例2和例3則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:三、電壓測量儀器的分類3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的波形誤差設(shè)測一個包含二次或三次諧波失真的正弦波電壓：n次諧波幅度相對于基波的百分?jǐn)?shù)初相角平均值：指示值：（1）定義：把放大器的全部噪聲折算為輸入端的噪聲電壓Uni或3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的波形誤差真正的有效值：波形誤差：n次諧波的非線性失真系數(shù)3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析4080120160200240280320360400012345D2＝30％20％10％二次諧波產(chǎn)生的波形誤差3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析408012013.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析三次諧波產(chǎn)生的波形誤差(P69)40801201602002402803203604000-404812D2＝30％20％10％-8163.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析三次諧波產(chǎn)生的波3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的波形誤差結(jié)論：①②二次諧波的產(chǎn)生的誤差比三次諧波的?、弁茝V：奇次諧波誤差比偶次諧波大，偶次諧波誤差可忽略。

當(dāng)Dn<10%，奇次諧波的波形誤差可估算：3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的有效值電壓的測量一、組成二、有效值檢波器平方律檢波器分段逼近式檢波器熱電偶式檢波器模擬運(yùn)算式RMS檢波器交流直流放大器有效值檢波器分壓器有效值電壓的測量一、組成二、有效值檢波器平方律檢波器分段逼近有效值電壓的測量（續(xù)）1、平方律檢波器趨向0起始電流去掉起始電流的影響，則：特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小有效值電壓的測量（續(xù)）1、平方律檢波器趨向0起始電流去掉起始有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器

利用二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)，人為地制造一條用折線逼近的平方率曲線。特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器利用二極管和電阻有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器

利用二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)，人為地制造一條用折線逼近的平方率曲線。特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器利用二極管和電阻有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（1）基本原理有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（1）基本原理有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（2）熱電偶式有效值電壓表原理圖Ui=0完全對稱作用:①刻度線性化②提高熱穩(wěn)定性有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（2）熱電偶式有效值有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（3）特點(diǎn)①儀表的靈敏度和頻率范圍取決于放大器的增益和帶寬②刻度線性，基本無波形誤差③熱慣性，讀數(shù)較慢例DA－24型量程：1mV-300V頻率：10Hz-10MHzS＝1.5有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（3）特點(diǎn)①儀表的靈1、等效輸入噪聲Uni三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），三種電子電壓表主要特性比較器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）有效值電壓的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），表頭示值不得超過滿刻度值的一半測量放大器增益或與音響設(shè)備有關(guān)的參數(shù)例：P97例2和例3用平均值表測量噪聲電壓例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，判斷兩只電壓表內(nèi)檢波器的輸出時多少V？范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差1、等效輸入噪聲Uni的測量器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量放大器的噪聲參數(shù)及其測量用平均值表測量噪聲電壓器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量誤差④頻率誤差原因：受放大器頻率寬度的限制范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差1、等效輸入噪聲Uni有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量設(shè)有效值電壓表的帶寬為10MHZ，用該電壓表測量1MHZ的方波型號，有電壓表引起的波形誤差為：設(shè)有效值電壓表的帶寬為10MHZ，用該電壓表測量1MHZ的方有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量誤差⑤波形誤差原因：受放大器動態(tài)范圍的限制范圍：對過高的尖峰可能產(chǎn)生削峰有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量誤差⑤波形誤差原因：受有效值電壓的測量（續(xù)）4、模擬運(yùn)算式RMS檢波器原理:通過多級運(yùn)算器級連實現(xiàn)單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。特點(diǎn):響應(yīng)時間短、過載性能好特點(diǎn):準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定度高有效值電壓的測量（續(xù)）4、模擬運(yùn)算式RMS檢波器原理:通過多模擬測量方法課件精美版峰值電壓的測量一、組成（高頻毫伏表）交流直流橋式直流放大器峰值檢波器分壓器特點(diǎn):①靈敏度（幾十mV）和頻率范圍（<300MHz）

②電壓上限取決于檢波二極管的反向擊穿電壓。改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）②用超高頻二極管，頻率范圍（<1GHz）③檢波器置于探頭內(nèi)—減少高頻信號的傳輸損失。峰值電壓的測量一、組成（高頻毫伏表）交流直流橋式直流峰值檢波峰值電壓的測量（續(xù)）二、峰值檢波器uc(t)充電＋＋放電串聯(lián)式并聯(lián)式Tmax、Tmin是被測電壓的最大周期和最小周期起隔直流作用<<>>峰值電壓的測量（續(xù)）二、峰值檢波器uc(t)充電＋＋放串聯(lián)式直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭②電壓上限取決于檢波二極管的反向擊穿電壓。噪聲電壓的基本特性（續(xù)）特點(diǎn):響應(yīng)時間短、過載性能好噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）放大器的噪聲參數(shù)及其測量1、基波抑制法（單音法）讀數(shù)＝量程讀數(shù)＋指示值交流電壓的測量方法（續(xù)）b、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則３平均值電壓的測量（續(xù)）噪聲電壓的基本特性（續(xù)）A、靈敏度低（幾十mV）放大器的噪聲參數(shù)及其測量范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差①PV并未指定阻抗，應(yīng)指任意阻抗則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:常見波形的KF與KP（P67）①電路簡單，調(diào)頻方便，應(yīng)用廣泛3、失真正弦波的波形誤差峰值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度非正弦波換算—“示值同則峰值同”直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭峰值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特峰值電壓的測量（續(xù)）例3：用峰值表分別測方波、三角波，電壓表讀數(shù)均為5V，問被測電壓的有效值分別為多少？①峰值：②有效值：峰值電壓的測量（續(xù)）例3：用峰值表分別測方波、三角波，電壓表例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，判斷兩只電壓表內(nèi)檢波器的輸出時多少V？串聯(lián)式峰值電壓表：并聯(lián)式峰值電壓表：例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，峰值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析①理論誤差②頻率誤差③波形誤差原因：放電使測量值小于實際值（固有負(fù)誤差）正弦波的相對誤差：原因：周期長，放電長，誤差大（適合高頻測量）低頻相對誤差：原因：對波形的凸起部分非常敏感失真正弦波：盡量不用峰值表uc(t)峰值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析①理論誤差②頻率誤差③波形三種電子電壓表主要特性比較放大-檢波三種電子電壓表主要特性比較放大-檢波3.3噪聲電壓的測量噪聲電壓的基本特性用平均值表測量噪聲電壓放大器的噪聲參數(shù)及其測量3.3噪聲電壓的測量噪聲電壓的基本特性噪聲電壓的基本特性一、分類1、按噪聲來源：2、按功率譜：有色噪聲白噪聲熱噪聲散粒噪聲人為噪聲自然噪聲電路內(nèi)部噪聲噪聲電壓的基本特性一、分類1、按噪聲來源：2、按功率譜：有色噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、按噪聲來源分①人為噪聲鄰近電臺干擾、高壓線的電暈放電等②自然噪聲打雷放電、雨點(diǎn)靜電、太陽的噪聲電波等③電路內(nèi)部噪聲由元器件（晶體管、R等）內(nèi)部帶電質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動不規(guī)則造成的現(xiàn)象。一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、按噪聲來源分一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）2、按功率譜分①有色噪聲在頻率范圍內(nèi)能量分布不均勻②白噪聲—在頻率范圍內(nèi)能量分布均勻熱噪聲由于晶體管內(nèi)部微粒不規(guī)則的熱運(yùn)動產(chǎn)生的散粒噪聲在晶體管的PN結(jié)中，由于電荷運(yùn)動不連續(xù)而產(chǎn)生的晶體管內(nèi)部噪聲一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）2、按功率譜分一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、白噪聲電壓的瞬時值呈正態(tài)分布，其概率密度函數(shù)：二、白噪聲的統(tǒng)計特性噪聲電壓瞬時值噪聲電壓的有效值噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、白噪聲電壓的瞬時值呈正態(tài)分布，其用平均值表測量噪聲電壓一、讀數(shù)修正刻度換算：KF的求解：用平均值表測量噪聲電壓一、讀數(shù)修正刻度換算：KF的求解：用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題1、帶寬準(zhǔn)則2、測量時間的影響3、波峰因數(shù)的影響用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題1、帶寬準(zhǔn)則2單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。電測量中，電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。有效值電壓的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）①PV并未指定阻抗，應(yīng)指任意阻抗二、電壓測量的基本要求失真正弦波：盡量不用峰值表一、組成（視頻毫伏表）有效值電壓的測量（續(xù)）非正弦波換算—“示值同則均值同”單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。交流電壓的測量方法（續(xù)）②刻度線性，基本無波形誤差３平均值電壓的測量（續(xù)）特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小1Bel＝10dB（deciBel）非正弦波換算—“示值同則峰值同”交流電壓的測量方法（續(xù)）多次諧波分量的總有效值放大器的噪聲參數(shù)及其測量其對應(yīng)的功率電平為多少？用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題1、帶寬準(zhǔn)則修正后的噪聲電壓被測系統(tǒng)的噪聲帶寬測得的噪聲電壓被測系統(tǒng)＋電壓表的噪聲帶寬單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。用平均值表測量噪用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）B3dBBwn0.786-21.4%2Bwn0.872-12.8%5Bwn0.941-5.9%8Bwn0.962-3.8%電壓表的3dB帶寬<5%帶寬準(zhǔn)則：電壓表的3dB帶寬為被測系統(tǒng)的8∽10倍用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）B3dBBwn0.786-21.用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題2、測量時間的影響時間影響：窄帶時間長寬帶時間短例：測5Hz和1KHz系統(tǒng)的噪聲，使誤差<1%，則所需時間分別為1000s和5s。低頻測量：通常記錄其波形，測其峰－峰值再換算。T時間內(nèi)的測得值被測系統(tǒng)的噪聲帶寬測量時間用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題2、測量時間的用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題3、波峰因數(shù)的影響量程準(zhǔn)則：表頭示值不得超過滿刻度值的一半半滿度測量用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題3、波峰因數(shù)的器件和放大器噪聲的測量一、與噪聲相關(guān)的參數(shù)1、等效輸入噪聲Uni2、噪聲帶寬Bwn3、信噪比SNR4、噪聲系數(shù)F二、測量方法：①正弦信號法②噪聲發(fā)生器法——中、低頻——高頻器件和放大器噪聲的測量一、與噪聲相關(guān)的參數(shù)1、等效輸入噪聲U器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（1）定義：把放大器的全部噪聲折算為輸入端的噪聲電壓Uni或噪聲電流IniA無噪聲放大器UniUsRsUnoA無噪聲放大器IniUsRsUnO電壓源電流源器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（1器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（2）測量A無噪聲放大器UniRsUno被測器件的輸出噪聲電壓電壓增益Au①正弦信號法②噪聲發(fā)生器法器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（2器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量①正弦信號法步驟：UniRsUnoAB、去掉Us，保留Rs，測得UnoC、Note：a、Uni<<Usb、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則源內(nèi)阻信號源C、UsRsUoAA、測出放大器增益Au器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量①正器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量②噪聲發(fā)生器法UnsRsUno2A步驟：C、計算UniRsUno1AA、只接Rs，B、保留Rs，接上噪聲信號源輸出Uns，測得Uno2器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量②噪改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）②白噪聲—在頻率范圍內(nèi)能量分布均勻三次諧波產(chǎn)生的波形誤差(P69)假定：以基準(zhǔn)量U0＝0.有效值電壓的測量（續(xù)）例：P97例2和例3n次諧波幅度相對于基波的百分?jǐn)?shù)則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。３平均值電壓的測量（續(xù)）被測器件的輸出噪聲電壓b、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。被測器件的輸出噪聲電壓2、交互調(diào)制法（雙音法）特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度非正弦波換算—“示值同則峰值同”放大器的噪聲參數(shù)及其測量1、等效輸入噪聲Uni的測量交流電壓的測量方法（續(xù)）單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量③兩種方法比較方法步驟設(shè)備范圍準(zhǔn)確度正弦信號法多通用中低頻低噪聲發(fā)生器法少標(biāo)準(zhǔn)源高頻高改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）器件器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）2、噪聲帶寬Bwn（1）定義：最大電壓增益（2）測量方法：①正弦信號法②噪聲發(fā)生器法器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）2、噪聲帶寬Bwn（1）定義：最器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）3、信噪比SNR（1）定義：（2）測量方法：見P90圖3.3-7純電阻網(wǎng)絡(luò)分貝表示：器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）3、信噪比SNR（1）定義：（2模擬測量方法課件精美版器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）4、噪聲系數(shù)F－表征信噪比降低的程度（1）定義：（2）測量方法：見P91圖3.3-8分貝表示：放大器功率增益器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）4、噪聲系數(shù)F－表征信噪比降低的模擬測量方法課件精美版模擬測量方法課件精美版3.4分貝的測量數(shù)學(xué)定義1、功率之比的對數(shù)——分貝（dB）（2）分貝P1＝10P2貝爾（1）貝爾1Bel＝10dB（deciBel）取正，P1>P2取負(fù)，P1<P23.4分貝的測量數(shù)學(xué)定義1、功率之比的對數(shù)——分貝（d3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義2、電壓比的對數(shù)R1＝R2取正，U1>U2取負(fù)，U1<U2注意系數(shù)區(qū)別3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義2、電壓比的對數(shù)R1＝R23.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義3、絕對電平注意單位一致（1）功率電平dBm假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），則PX的功率電平定義為：3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義3、絕對電平注意單位一致（用平均值表測量噪聲電壓三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度設(shè)測一個包含二次或三次諧波失真的正弦波電壓：4分貝的測量（續(xù)）三、電壓測量儀器的分類器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）表頭示值不得超過滿刻度值的一半①電路簡單，調(diào)頻方便，應(yīng)用廣泛量程：1mV-300V特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小1、峰值UP—波形正方向或負(fù)方向的最高點(diǎn)1Bel＝10dB（deciBel）用非線性系數(shù)（失真度）表示直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），３平均值電壓的測量（續(xù)）①電路簡單，調(diào)頻方便，應(yīng)用廣泛噪聲電壓的基本特性（續(xù)）器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義3、絕對電平（2）電壓電平dBV假定：以基準(zhǔn)量U0＝0.775V（正弦有效值）作為0電壓電平（0dBV），則UX的電壓電平定義為：Note：①PV并未指定阻抗，應(yīng)指任意阻抗②當(dāng)R＝600歐，Pw＝PV用平均值表測量噪聲電壓3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義3、3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義4、音量單位（VU－VolumeUnits）0VU：600歐阻抗上吸取功率為1mW，則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:3.4分貝的測量（續(xù)）數(shù)學(xué)定義4、音量單位（VU－Vol3.4分貝的測量（續(xù)）分貝值的測量應(yīng)用范圍：測量放大器增益或與音響設(shè)備有關(guān)的參數(shù)讀數(shù)：讀數(shù)＝量程讀數(shù)＋指示值例：P97例2和例3實質(zhì)：仍是交流電壓的測量，只是表盤以dB刻度例：97MF－20表3.4分貝的測量（續(xù)）分貝值的測量應(yīng)用范圍：測量放大器增模擬測量方法課件精美版例：在150Ω的電阻上，測得其電壓電平為＋20dBV，其對應(yīng)的功率電平為多少？例：在150Ω的電阻上，測得其電壓電平為＋20dBV，3.５失真度的測量失真：特點(diǎn)：

在線性電路中，由于電路的工作點(diǎn)選擇不當(dāng)或信號幅度超過了電路的線性范圍，使信號進(jìn)入了非線性區(qū)而產(chǎn)生非線性失真。

產(chǎn)生新的頻率分量用非線性系數(shù)（失真度）表示3.５失真度的測量失真：特點(diǎn)：在線性電路中，由3.５失真度的測量純R負(fù)載：失真度的定義定義：全部諧波分量的功率之和與基波功率之比的平方根值。全部諧波電壓的有效值與基波電壓的有效值之比。公式：多次諧波分量的總有效值基波有效值U1難于測量3.５失真度的測量純R負(fù)載：失真度的定義定義：全部諧波分量3.５失真度的測量失真度的定義常用公式：被測信號的總有效值3.５失真度的測量失真度的定義常用公式：被測信號的總有效值3.５失真度的測量失真度的定義兩者關(guān)系：3.５失真度的測量失真度的定義兩者關(guān)系：3.５失真度的測量失真度測量儀原理方法：1、基波抑制法（單音法）2、交互調(diào)制法（雙音法）3、白噪聲法——應(yīng)用廣泛——準(zhǔn)確度高——準(zhǔn)確度高、新3.５失真度的測量失真度測量儀原理方法：1、基波抑制法（單3.５失真度的測量失真度測量儀原理1、基波抑制法（單音法）衰減器基波抑制網(wǎng)絡(luò)有效值電壓表12S被測信號S1S23.５失真度的測量失真度測量儀原理1、基波抑制法（單音法）模擬測量方法課件精美版放大器的噪聲參數(shù)及其測量三種電子電壓表主要特性比較②白噪聲—在頻率范圍內(nèi)能量分布均勻范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），②若被測電壓都是正弦波，且角頻率成倍數(shù)關(guān)系，②二次諧波的產(chǎn)生的誤差比三次諧波的小用均值表分別測方波、三角波、正弦波，電壓表被測系統(tǒng)＋電壓表的噪聲帶寬多用于對數(shù)刻度的電壓表中用平均值表測量噪聲電壓特點(diǎn):①靈敏度（幾十mV）和頻率范圍（<300MHz）4分貝的測量（續(xù)）一、組成（高頻毫伏表）電壓表的3dB帶寬為被測系統(tǒng)的8∽10倍原因：受放大器動態(tài)范圍的限制則PX的功率電平定義為：A、靈敏度低（幾十mV）當(dāng)Dn<10%，奇次諧波的波形誤差可估算：二、電壓測量的基本要求器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），3.５失真度的測量失真度測量儀原理1、基波抑制法（單音法）特點(diǎn)：①電路簡單，調(diào)頻方便，應(yīng)用廣泛②性能取決于“基波抑制電路”的選頻特性文氏電路雙T網(wǎng)絡(luò)選頻電路放大器的噪聲參數(shù)及其測量3.５失真度的測量失真度測量儀原理模擬測量方法模擬測量方法85優(yōu)選模擬測量方法優(yōu)選模擬測量方法第3章模擬測量方法重點(diǎn)：交流電壓的測量方法均值電壓表有效值電壓表峰值電壓表其讀數(shù)原理噪聲電壓的測量難點(diǎn)：交流電壓的測量方法及其讀數(shù)原理第3章模擬測量方法重點(diǎn)：3.1電壓測量概述電壓測量是電測量與非電測量的基礎(chǔ)電測量中，電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量電流、功率電壓飽和與截止，線性度、失真度電壓非電測量中，先轉(zhuǎn)化為電壓信號，再進(jìn)行測量如：溫度、壓力、振動、（加）速度一、電壓測量的重要性3.1電壓測量概述電壓測量是電測量與非電測量的基礎(chǔ)一、電壓3.1電壓測量概述——從直流到數(shù)百兆赫茲二、電壓測量的基本要求直流—10－7級交流—10－4∽10－2級——1、寬頻率2、寬量程3、高準(zhǔn)確度5、高抗干擾能力4、高輸入阻抗——-——-3.1電壓測量概述——從直流到數(shù)百兆赫茲二、電壓測量的基本3.1電壓測量概述β%Um——滿度值的百分?jǐn)?shù)常用于線性刻度的模擬電壓表中α%Ux——讀數(shù)值的百分?jǐn)?shù)多用于對數(shù)刻度的電壓表中β%Um+α%Ux用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。

3、準(zhǔn)確度的表示3.1電壓測量概述β%Um——滿度值的百分?jǐn)?shù)3、準(zhǔn)確度的表3.1電壓測量概述(續(xù))三、電壓測量儀器的分類1、按顯示方式分：模擬式電壓表數(shù)字式電壓表DVM2、按功能分：直流電壓表交流電壓表低頻電壓表高頻電壓表超高頻電壓表3、按檢波器分：峰值電壓表均值電壓表有效值電壓表3.1電壓測量概述(續(xù))三、電壓測量儀器的分類1、按顯示方非正弦波換算—“示值同則峰值同”特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:電測量中，電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量被測器件的輸出噪聲電壓例：測5Hz和1KHz系統(tǒng)的噪聲，使誤差<1%，則所需時間分別為1000s和5s。有效值電壓的測量（續(xù)）交流—10－4∽10－2級原因：周期長，放電長，誤差大（適合高頻測量）多用于對數(shù)刻度的電壓表中去掉起始電流的影響，則：b、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則三、電壓測量儀器的分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）被測器件的輸出噪聲電壓單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。用平均值表測量噪聲電壓1Bel＝10dB（deciBel）①各類電壓表都是按正弦波有效值定度的；3.2交流電壓的測量交流電壓的表征交流電壓的測量方法平均值電壓的測量有效值電壓的測量峰值電壓的測量非正弦波換算—“示值同則峰值同”3.2交流電壓的測量交流電交流電壓的表征1、峰值UP—波形正方向或負(fù)方向的最高點(diǎn)從參考0電平開始算起2、平均值數(shù)學(xué)上：電壓測量—全波整流振幅峰值平均值交流電壓的表征1、峰值UP—波形正方向或負(fù)方向的最高點(diǎn)振幅峰交流電壓的表征(續(xù))3、有效值U定義：－Note：①各類電壓表都是按正弦波有效值定度的；②若被測電壓都是正弦波，且角頻率成倍數(shù)關(guān)系，則有效值滿足疊加性：交流電壓的表征(續(xù))3、有效值U－Note：用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。有效值電壓的測量（續(xù)）3、失真正弦波的波形誤差改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）噪聲電壓的基本特性（續(xù)）器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）4、音量單位（VU－VolumeUnits）③推廣：奇次諧波誤差比偶次諧波大，偶次諧波誤差可忽略。３平均值電壓的測量（續(xù)）特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。用平均值表測量噪聲電壓②提高熱穩(wěn)定性其對應(yīng)的功率電平為多少？用非線性系數(shù)（失真度）表示4、模擬運(yùn)算式RMS檢波器②二次諧波的產(chǎn)生的誤差比三次諧波的?、弁茝V：奇次諧波誤差比偶次諧波大，偶次諧波誤差可忽略。則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:原因：受放大器動態(tài)范圍的限制交流電壓的表征(續(xù))4、波形系數(shù)KF5、波峰系數(shù)KP用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都交流電壓的表征(續(xù))常見波形的KF與KP（P67）1.731.15三角波鋸齒波UPUP11方波1.4141.11正弦波ˉUKPKF波形U交流電壓的表征(續(xù))常見波形的KF與KP（P67）1.73交流電壓的測量方法直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭R交流電壓表—整流＋直流表頭AC—DC交流直流整流交流電壓的測量方法直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭R交流電壓表交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直流①放大－檢波式放大器檢波器整流特點(diǎn)：A、靈敏度受放大器內(nèi)部噪聲限制，mV級B、頻率受放大器帶寬限制，20～10MHz交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直流②檢波－放大式檢波器放大器整流特點(diǎn)：A、靈敏度低（幾十mV）B、頻率取決于檢波二極管的高頻特性，20Hz∽300MHz交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流直交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流f直流③外差式特點(diǎn)：A、靈敏度高B、測高頻（20Hz∽300MHz）放大器檢波器混頻器本振fc可調(diào)交流電壓的測量方法（續(xù)）整流方式——按靈敏度和頻帶分：交流f3.3.３平均值電壓的測量一、組成（視頻毫伏表）二、均值檢波器半波整流全波整流濾除交流，避免指針抖動交流直流放大器平均值檢波器分壓器保護(hù)二極管3.3.３平均值電壓的測量一、組成（視頻毫伏表）二、均值檢波3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度非正弦波換算—“示值同則均值同”3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特性—以正弦波的有效3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例1：用均值表分別測方波、三角波、正弦波，電壓表讀數(shù)均為10V，問被測電壓的有效值分別為多少？①平均值：②有效值：正弦波不用換算3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例1：用均值表分別測方波、三3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析1、可能引起的誤差指示微安表自身誤差、檢波二極管性能參數(shù)變化、被測電壓超過頻率范圍、波形不同都會帶來誤差。2、非正弦波的波形誤差絕對誤差：相對誤差：

3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析1、可能引起的誤3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例：接上例波形誤差：3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）例：接上例波形誤差：（1）定義：把放大器的全部噪聲折算為輸入端的噪聲電壓Uni或噪聲電流Ini放大器的噪聲參數(shù)及其測量利用二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)，人為地制造一條用折線逼近的平方率曲線。A、靈敏度低（幾十mV）②電壓上限取決于檢波二極管的反向擊穿電壓。二、電壓測量的基本要求噪聲電壓的基本特性（續(xù)）放大器的噪聲參數(shù)及其測量非正弦波換算—“示值同則峰值同”二、電壓測量的基本要求三種電子電壓表主要特性比較多次諧波分量的總有效值例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，判斷兩只電壓表內(nèi)檢波器的輸出時多少V？例：在150Ω的電阻上，測得其電壓電平為＋20dBV，則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:有效值電壓的測量（續(xù)）讀數(shù)均為10V，問被測電壓的有效值分別為多少？用平均值表測量噪聲電壓n次諧波幅度相對于基波的百分?jǐn)?shù)例：P97例2和例3則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:三、電壓測量儀器的分類3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的波形誤差設(shè)測一個包含二次或三次諧波失真的正弦波電壓：n次諧波幅度相對于基波的百分?jǐn)?shù)初相角平均值：指示值：（1）定義：把放大器的全部噪聲折算為輸入端的噪聲電壓Uni或3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的波形誤差真正的有效值：波形誤差：n次諧波的非線性失真系數(shù)3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析4080120160200240280320360400012345D2＝30％20％10％二次諧波產(chǎn)生的波形誤差3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析408012013.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析三次諧波產(chǎn)生的波形誤差(P69)40801201602002402803203604000-404812D2＝30％20％10％-8163.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析三次諧波產(chǎn)生的波3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的波形誤差結(jié)論：①②二次諧波的產(chǎn)生的誤差比三次諧波的?、弁茝V：奇次諧波誤差比偶次諧波大，偶次諧波誤差可忽略。

當(dāng)Dn<10%，奇次諧波的波形誤差可估算：3.3.３平均值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析3、失真正弦波的有效值電壓的測量一、組成二、有效值檢波器平方律檢波器分段逼近式檢波器熱電偶式檢波器模擬運(yùn)算式RMS檢波器交流直流放大器有效值檢波器分壓器有效值電壓的測量一、組成二、有效值檢波器平方律檢波器分段逼近有效值電壓的測量（續(xù)）1、平方律檢波器趨向0起始電流去掉起始電流的影響，則：特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小有效值電壓的測量（續(xù)）1、平方律檢波器趨向0起始電流去掉起始有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器

利用二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)，人為地制造一條用折線逼近的平方率曲線。特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器利用二極管和電阻有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器

利用二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)，人為地制造一條用折線逼近的平方率曲線。特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。有效值電壓的測量（續(xù)）2、分段逼近式檢波器利用二極管和電阻有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（1）基本原理有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（1）基本原理有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（2）熱電偶式有效值電壓表原理圖Ui=0完全對稱作用:①刻度線性化②提高熱穩(wěn)定性有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（2）熱電偶式有效值有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（3）特點(diǎn)①儀表的靈敏度和頻率范圍取決于放大器的增益和帶寬②刻度線性，基本無波形誤差③熱慣性，讀數(shù)較慢例DA－24型量程：1mV-300V頻率：10Hz-10MHzS＝1.5有效值電壓的測量（續(xù)）3、熱電偶式檢波器（3）特點(diǎn)①儀表的靈1、等效輸入噪聲Uni三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），三種電子電壓表主要特性比較器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）有效值電壓的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）假定：以基準(zhǔn)量P0＝1mW作為0功率電平（0dBm），表頭示值不得超過滿刻度值的一半測量放大器增益或與音響設(shè)備有關(guān)的參數(shù)例：P97例2和例3用平均值表測量噪聲電壓例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，判斷兩只電壓表內(nèi)檢波器的輸出時多少V？范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差1、等效輸入噪聲Uni的測量器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量放大器的噪聲參數(shù)及其測量用平均值表測量噪聲電壓器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量誤差④頻率誤差原因：受放大器頻率寬度的限制范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差1、等效輸入噪聲Uni有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量設(shè)有效值電壓表的帶寬為10MHZ，用該電壓表測量1MHZ的方波型號，有電壓表引起的波形誤差為：設(shè)有效值電壓表的帶寬為10MHZ，用該電壓表測量1MHZ的方有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量誤差⑤波形誤差原因：受放大器動態(tài)范圍的限制范圍：對過高的尖峰可能產(chǎn)生削峰有效值電壓的測量（續(xù)）（3）特點(diǎn)—測量誤差⑤波形誤差原因：受有效值電壓的測量（續(xù)）4、模擬運(yùn)算式RMS檢波器原理:通過多級運(yùn)算器級連實現(xiàn)單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。特點(diǎn):響應(yīng)時間短、過載性能好特點(diǎn):準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定度高有效值電壓的測量（續(xù)）4、模擬運(yùn)算式RMS檢波器原理:通過多模擬測量方法課件精美版峰值電壓的測量一、組成（高頻毫伏表）交流直流橋式直流放大器峰值檢波器分壓器特點(diǎn):①靈敏度（幾十mV）和頻率范圍（<300MHz）

②電壓上限取決于檢波二極管的反向擊穿電壓。改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）②用超高頻二極管，頻率范圍（<1GHz）③檢波器置于探頭內(nèi)—減少高頻信號的傳輸損失。峰值電壓的測量一、組成（高頻毫伏表）交流直流橋式直流峰值檢波峰值電壓的測量（續(xù)）二、峰值檢波器uc(t)充電＋＋放電串聯(lián)式并聯(lián)式Tmax、Tmin是被測電壓的最大周期和最小周期起隔直流作用<<>>峰值電壓的測量（續(xù)）二、峰值檢波器uc(t)充電＋＋放串聯(lián)式直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭②電壓上限取決于檢波二極管的反向擊穿電壓。噪聲電壓的基本特性（續(xù)）特點(diǎn):響應(yīng)時間短、過載性能好噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）放大器的噪聲參數(shù)及其測量1、基波抑制法（單音法）讀數(shù)＝量程讀數(shù)＋指示值交流電壓的測量方法（續(xù)）b、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則３平均值電壓的測量（續(xù)）噪聲電壓的基本特性（續(xù)）A、靈敏度低（幾十mV）放大器的噪聲參數(shù)及其測量范圍：抑制方波中的高次諧波而產(chǎn)生誤差①PV并未指定阻抗，應(yīng)指任意阻抗則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:常見波形的KF與KP（P67）①電路簡單，調(diào)頻方便，應(yīng)用廣泛3、失真正弦波的波形誤差峰值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度非正弦波換算—“示值同則峰值同”直流電壓表—分壓電阻＋直流表頭峰值電壓的測量（續(xù)）三、刻度特峰值電壓的測量（續(xù)）例3：用峰值表分別測方波、三角波，電壓表讀數(shù)均為5V，問被測電壓的有效值分別為多少？①峰值：②有效值：峰值電壓的測量（續(xù)）例3：用峰值表分別測方波、三角波，電壓表例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，判斷兩只電壓表內(nèi)檢波器的輸出時多少V？串聯(lián)式峰值電壓表：并聯(lián)式峰值電壓表：例：一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測量電壓，峰值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析①理論誤差②頻率誤差③波形誤差原因：放電使測量值小于實際值（固有負(fù)誤差）正弦波的相對誤差：原因：周期長，放電長，誤差大（適合高頻測量）低頻相對誤差：原因：對波形的凸起部分非常敏感失真正弦波：盡量不用峰值表uc(t)峰值電壓的測量（續(xù)）四、誤差分析①理論誤差②頻率誤差③波形三種電子電壓表主要特性比較放大-檢波三種電子電壓表主要特性比較放大-檢波3.3噪聲電壓的測量噪聲電壓的基本特性用平均值表測量噪聲電壓放大器的噪聲參數(shù)及其測量3.3噪聲電壓的測量噪聲電壓的基本特性噪聲電壓的基本特性一、分類1、按噪聲來源：2、按功率譜：有色噪聲白噪聲熱噪聲散粒噪聲人為噪聲自然噪聲電路內(nèi)部噪聲噪聲電壓的基本特性一、分類1、按噪聲來源：2、按功率譜：有色噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、按噪聲來源分①人為噪聲鄰近電臺干擾、高壓線的電暈放電等②自然噪聲打雷放電、雨點(diǎn)靜電、太陽的噪聲電波等③電路內(nèi)部噪聲由元器件（晶體管、R等）內(nèi)部帶電質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動不規(guī)則造成的現(xiàn)象。一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、按噪聲來源分一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）2、按功率譜分①有色噪聲在頻率范圍內(nèi)能量分布不均勻②白噪聲—在頻率范圍內(nèi)能量分布均勻熱噪聲由于晶體管內(nèi)部微粒不規(guī)則的熱運(yùn)動產(chǎn)生的散粒噪聲在晶體管的PN結(jié)中，由于電荷運(yùn)動不連續(xù)而產(chǎn)生的晶體管內(nèi)部噪聲一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）2、按功率譜分一、分類噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、白噪聲電壓的瞬時值呈正態(tài)分布，其概率密度函數(shù)：二、白噪聲的統(tǒng)計特性噪聲電壓瞬時值噪聲電壓的有效值噪聲電壓的基本特性（續(xù)）1、白噪聲電壓的瞬時值呈正態(tài)分布，其用平均值表測量噪聲電壓一、讀數(shù)修正刻度換算：KF的求解：用平均值表測量噪聲電壓一、讀數(shù)修正刻度換算：KF的求解：用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題1、帶寬準(zhǔn)則2、測量時間的影響3、波峰因數(shù)的影響用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題1、帶寬準(zhǔn)則2單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。電測量中，電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。有效值電壓的測量（續(xù)）３平均值電壓的測量（續(xù)）①PV并未指定阻抗，應(yīng)指任意阻抗二、電壓測量的基本要求失真正弦波：盡量不用峰值表一、組成（視頻毫伏表）有效值電壓的測量（續(xù)）非正弦波換算—“示值同則均值同”單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。交流電壓的測量方法（續(xù)）②刻度線性，基本無波形誤差３平均值電壓的測量（續(xù)）特點(diǎn)：①無波形誤差②刻度非線性③動態(tài)范圍小1Bel＝10dB（deciBel）非正弦波換算—“示值同則峰值同”交流電壓的測量方法（續(xù)）多次諧波分量的總有效值放大器的噪聲參數(shù)及其測量其對應(yīng)的功率電平為多少？用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題1、帶寬準(zhǔn)則修正后的噪聲電壓被測系統(tǒng)的噪聲帶寬測得的噪聲電壓被測系統(tǒng)＋電壓表的噪聲帶寬單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。用平均值表測量噪用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）B3dBBwn0.786-21.4%2Bwn0.872-12.8%5Bwn0.941-5.9%8Bwn0.962-3.8%電壓表的3dB帶寬<5%帶寬準(zhǔn)則：電壓表的3dB帶寬為被測系統(tǒng)的8∽10倍用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）B3dBBwn0.786-21.用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題2、測量時間的影響時間影響：窄帶時間長寬帶時間短例：測5Hz和1KHz系統(tǒng)的噪聲，使誤差<1%，則所需時間分別為1000s和5s。低頻測量：通常記錄其波形，測其峰－峰值再換算。T時間內(nèi)的測得值被測系統(tǒng)的噪聲帶寬測量時間用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題2、測量時間的用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題3、波峰因數(shù)的影響量程準(zhǔn)則：表頭示值不得超過滿刻度值的一半半滿度測量用平均值表測量噪聲電壓（續(xù)）二、需要考慮的問題3、波峰因數(shù)的器件和放大器噪聲的測量一、與噪聲相關(guān)的參數(shù)1、等效輸入噪聲Uni2、噪聲帶寬Bwn3、信噪比SNR4、噪聲系數(shù)F二、測量方法：①正弦信號法②噪聲發(fā)生器法——中、低頻——高頻器件和放大器噪聲的測量一、與噪聲相關(guān)的參數(shù)1、等效輸入噪聲U器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（1）定義：把放大器的全部噪聲折算為輸入端的噪聲電壓Uni或噪聲電流IniA無噪聲放大器UniUsRsUnoA無噪聲放大器IniUsRsUnO電壓源電流源器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（1器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（2）測量A無噪聲放大器UniRsUno被測器件的輸出噪聲電壓電壓增益Au①正弦信號法②噪聲發(fā)生器法器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量（2器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量①正弦信號法步驟：UniRsUnoAB、去掉Us，保留Rs，測得UnoC、Note：a、Uni<<Usb、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則源內(nèi)阻信號源C、UsRsUoAA、測出放大器增益Au器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量①正器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量②噪聲發(fā)生器法UnsRsUno2A步驟：C、計算UniRsUno1AA、只接Rs，B、保留Rs，接上噪聲信號源輸出Uns，測得Uno2器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量②噪改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）②白噪聲—在頻率范圍內(nèi)能量分布均勻三次諧波產(chǎn)生的波形誤差(P69)假定：以基準(zhǔn)量U0＝0.有效值電壓的測量（續(xù)）例：P97例2和例3n次諧波幅度相對于基波的百分?jǐn)?shù)則當(dāng)600歐阻抗上吸取功率為PX[mW]時VU為:用在具有線性刻度電壓表的一種較嚴(yán)格的精確度表征，數(shù)字電壓表都用這種方式。３平均值電壓的測量（續(xù)）被測器件的輸出噪聲電壓b、測Uno時，Rs保留，并要符合帶寬準(zhǔn)則單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。被測器件的輸出噪聲電壓2、交互調(diào)制法（雙音法）特點(diǎn)：大大地擴(kuò)展有效值檢波器的動態(tài)范圍，此種方法用得較為廣泛。三、刻度特性—以正弦波的有效值為刻度非正弦波換算—“示值同則峰值同”放大器的噪聲參數(shù)及其測量1、等效輸入噪聲Uni的測量交流電壓的測量方法（續(xù)）單片式RMS－DC轉(zhuǎn)換器如AD536AK等。器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）1、等效輸入噪聲Uni的測量③兩種方法比較方法步驟設(shè)備范圍準(zhǔn)確度正弦信號法多通用中低頻低噪聲發(fā)生器法少標(biāo)準(zhǔn)源高頻高改進(jìn):①采用高A、低漂移的放大器，靈敏度（幾十V）器件器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）2、噪聲帶寬Bwn（1）定義：最大電壓增益（2）測量方法：①正弦信號法②噪聲發(fā)生器法器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）2、噪聲帶寬Bwn（1）定義：最器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）3、信噪比SNR（1）定義：（2）測量方法：見P90圖3.3-7純電阻網(wǎng)絡(luò)分貝表示：器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）3、信噪比SNR（1）定義：（2模擬測量方法課件精美版器件和放大器噪聲的測量（續(xù)）4、噪聲系數(shù)F－表征