電子測(cè)量?jī)x器教案

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《電子測(cè)量?jī)x器》教學(xué)設(shè)計(jì)　　 班級(jí)：14電子高考1、2、3班 教師：倪元兵 第一章 電子測(cè)量和儀器的基本知識(shí) 教學(xué)要求：了解電子測(cè)量的意義和特點(diǎn)；熟悉測(cè)量方法的分類；掌握測(cè)量誤差的概念及誤差的表示方法。 教學(xué)重點(diǎn)：誤差的表示方法 教學(xué)難點(diǎn)：誤差的表示方法 教學(xué)方法：講授法 教學(xué)時(shí)間：6課時(shí) 教學(xué)過(guò)程： 1、2課時(shí) 一、 導(dǎo)入新課：簡(jiǎn)述電子測(cè)量的重要性 二、 新授： 1、 測(cè)量及意義 （1） 測(cè)量：把被測(cè)量與同種類的作為單位的量，通過(guò)一定的測(cè)量方法進(jìn)行比較，以確[定被測(cè)量是該單位的若干倍。單位越大，測(cè)量的數(shù)值越大。 （2） 測(cè)量結(jié)果的組成 測(cè)量結(jié)果的量值由兩個(gè)部分組成：數(shù)值（大小及符號(hào)）和單位 2、 電子測(cè)量的意義和特點(diǎn) （1） 電子測(cè)量的意義 （2） 電子測(cè)量的內(nèi)容 a. 電能量的測(cè)量：如電流、電壓、功率等 b. 電路元件參數(shù)的測(cè)量：如電阻、電感電容等 c. 電信號(hào)特性的測(cè)量：如頻率、周期相位等 d. 電路特性的測(cè)量：放大倍數(shù)、靈敏度等 e. 特性曲線的測(cè)量：幅頻特性等 基本參數(shù)：頻率、電壓、時(shí)間、阻抗 （3） 電子測(cè)量的特點(diǎn) a. 測(cè)量頻率范圍寬 b. 儀器測(cè)量范圍廣 c. 測(cè)量準(zhǔn)確度高 d. 測(cè)量速度快 e. 易于實(shí)現(xiàn)遙測(cè) e. 易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化和測(cè)量?jī)x器微機(jī)化 3、 測(cè)量方法的分類 （1）按測(cè)量方式分類 　　直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量 （2）按被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)分類 　　時(shí)域測(cè)量、頻域測(cè)量、數(shù)據(jù)域測(cè)量 三、鞏固　　　看書1－3頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：1、什么是測(cè)量、測(cè)量結(jié)果的組成　　2、電子測(cè)量的意義　　3、電子測(cè)量的基本參數(shù)　　4、電子測(cè)量的特點(diǎn) 3、4課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　1、電子測(cè)量的特點(diǎn) 　　　　　　2、電子測(cè)量方法的分類 二、新授 　　1、絕對(duì)誤差 　　　（1）定義：被測(cè)量的測(cè)量值X與其真值A(chǔ)o之差，稱為絕對(duì)誤差。 用Δ x表示　 ΔX=X－Ao （2）修正值：與絕對(duì)誤差的大小相等，但符號(hào)相反的量值稱為修正值。 用C表示　　　　　C＝－ΔX＝A－X A＝X+C 　2、相對(duì)誤差 定義：絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比，稱為相對(duì)誤差 γAo＝ΔX/Ao100% （1）實(shí)際相對(duì)誤差（用實(shí)際值代替真值） 　　　　　　　　　　γA＝ΔX/A100%　　 （2）示值相對(duì)誤差（用示值代替實(shí)際值） 　　　　　　　　　　　　　　γx＝ΔX/X100% 　　　 （3）引用誤差 γm=ΔX/Am100% （4）最大引用誤差　　 γmm＝ΔXm/Am100% （5）儀表的準(zhǔn)確度　　K%＝ΔXmax/Am100% （6）測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度（相對(duì)誤差）γ＝K%Am/X 　　 準(zhǔn)確度等級(jí)有0.1　0.2　0.5　1.0　1.5　2.5　5.0共七級(jí) 3、例題分析 　　例1：兩個(gè)電壓的測(cè)量值分別是103V、12V，實(shí)際值分別是100V、10V試分別求出測(cè)量的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 解： 　ΔU1＝U1X－U1＝103V－100V＝3V 　　　　ΔU2＝U2X－U1＝12V－10V＝2V 　　　?。ǎ1｜>｜ΔU2｜說(shuō)明U1的測(cè)量結(jié)果偏離實(shí)際值的程度大） 　　　　γU1＝ΔU1/U1100%＝3% 　　　　γU2＝ΔU2/U2100%＝20% 　　　?。ǎ肬1｜<｜γU2｜說(shuō)明U2的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度低于U1） 例2：某被測(cè)電壓為8V，用1.5級(jí)10V量程的電壓表測(cè)量，可能產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差為多少？ 解：（略） 三、鞏固　　　看書3－4頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1－7 5、6課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　1、什么是絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差 2、什么是引用誤差、儀表的準(zhǔn)確度 二、新授 　　1、測(cè)量誤差的來(lái)源 　　?。?）儀器誤差 　　?。?）理論誤差和方法誤差 　　?。?）影響誤差 （4）人身誤差 　　2、測(cè)量誤差的分類 　　?。?）系統(tǒng)誤差 在確定的測(cè)試條件下，誤差的數(shù)值保持恒定或在條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差。 （2）隨機(jī)誤差（偶然誤差） 在相同條件下多次測(cè)量同一值時(shí)，每次測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的隨機(jī)變化的誤差。 （3）疏失誤差（粗大誤差） 在一定條件下，測(cè)量值明顯偏離實(shí)際值時(shí)所對(duì)應(yīng)的誤差。 3、 測(cè)量結(jié)果的表示及有效數(shù)字 （1） 測(cè)量結(jié)果的表示：數(shù)值（大小、等號(hào)）+單位 （2） 有效數(shù)字及有效數(shù)字位數(shù) 從最左邊一位非零的數(shù)字算起到最后一位始（含未尾的零） A、有效數(shù)字的位數(shù)估算出測(cè)量的誤差 　一般規(guī)定誤差不超過(guò)有效數(shù)字位數(shù)未位單位的一半。 　如1.00A則ΔA<1/20.01A＝0.005A B、有單位的數(shù)字需注意記錄的方法 　變換單位后，有效數(shù)字的倍數(shù)不應(yīng)改變 　如1000mA可寫成1.000A表示四位有效數(shù)字，不可寫成1A； 　2.0V寫成20102mV不可寫成2000mV。 C、 “0”的意義。在最左面的0為非有效數(shù)字，在最后或中間為有效數(shù)字；未尾的0很重要。如0.03表示一位有效數(shù)字，該數(shù)可能在0.025－0.035之間。而0.030表示兩位有效數(shù)字，該數(shù)可能在0.0295－0.0305之間。 4、數(shù)字的舍入規(guī)則 小于5舍、大于5入、等于5看奇偶（求偶數(shù)法則）。 例1：對(duì)以下數(shù)據(jù)進(jìn)行舍入處理，要求小數(shù)點(diǎn)后保留兩位。 16.3720――16.37　　32.4550――32.46　　4.5452――4.55 3.8546――3.85　　　1.995――2.00　　　1.985――1.98 5、電子測(cè)量?jī)x器的分類 6、電子測(cè)量?jī)x器的誤差 （1）固有誤差?。?）工作誤差　（3）穩(wěn)定誤差（4）變動(dòng)量 三、鞏固　　　看書4－11頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題8－10 第二章 電子電壓表 教學(xué)要求：能畫出放大－檢波式和檢波－放大式模擬電子電壓表的組成框圖，理解各組成部分的作用，了解該兩類電子電壓表的特點(diǎn)及適用范圍；了解逐次逼近比較式、雙斜積分式的工作原理；理解數(shù)字式多用表的組成框圖及各部分的作用；能正確選用和使用電子電壓表進(jìn)行電壓測(cè)量。 教學(xué)重點(diǎn)：模擬式電子電壓表的組成框圖、特點(diǎn)及使用方法。 教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)字式電壓表的工作原理 教學(xué)方法：講授法 教學(xué)時(shí)間：18 教學(xué)過(guò)程：　　　　　 　　　1、2課時(shí) 一、 導(dǎo)入新課 電工儀表不能滿足電子電路測(cè)量的需要（內(nèi)阻小對(duì)電路影響大），需要用高內(nèi)阻的電子電壓表才能進(jìn)行測(cè)量。 二、 新授 1、 電子測(cè)量對(duì)儀器的要求 a. 應(yīng)有足夠?qū)挼念l率測(cè)量范圍寬 b. 應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y(cè)量范圍 c. 應(yīng)有足夠高測(cè)量準(zhǔn)確度 d. 應(yīng)有足夠高的輸入阻抗 e. 應(yīng)有高的抗干擾能力 2、電子電壓表的分類　 　　電子電壓表分為模擬式和數(shù)字式兩大類 　（一）模擬式電子電壓表 1、放大－檢波式 A、組成框圖 　　B、框圖作用 10、可變是量程分壓器：改變加到后級(jí)的電壓，擴(kuò)大量程。 　　　20、帶寬交流放大器：放大電壓，提高靈敏度 　　　30、檢波器：AC/DC轉(zhuǎn)換。輸出直流與輸入交流電壓的平均值成正比，采用均值檢波 　　C、特點(diǎn) 　　　優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、性能穩(wěn)定、作用方便、電路簡(jiǎn)單、波形失真小 　　　缺點(diǎn)：工作頻率范圍窄（受放大器帶寬的限制）上限達(dá)5－10MHz，也稱視頻電壓表。 　　D、適用范圍：測(cè)量電壓較?。╩V級(jí)）、頻率低（1MHz以下視頻10MHz以下）的高頻信號(hào)。 三、鞏固　　　看書12－13頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題　1、放大－檢波式電壓表的組成框圖　2放大－檢波式各框圖的作用　3、放大－檢波式電壓表的特點(diǎn)及適用范圍。 3、4課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　　1、電子電壓表的分類 　　　　　　　2、放大－檢波式電壓表的框圖、作用、特點(diǎn)。 二、新授 　　2、檢波－放大式 A、組成框圖 　　B、框圖作用 10、檢波探頭：輸出直流電流與交流電壓的峰值成正比例的檢波器 　　即　交流－直流　且V＝KVP 20、可變是量程分壓器：改變加到后級(jí)的電壓，擴(kuò)大量程。 　　　 　　　30、直流放大器：放大直流電壓。因受直流放大器零點(diǎn)漂移和噪聲的限制，靈敏度不高，約為0.1V。 　　C、特點(diǎn) 　　　優(yōu)點(diǎn)：工作頻率范圍寬（20Hz－1GHz稱為高頻電壓表或超高頻電壓表） 輸入阻抗大 　　　缺點(diǎn)：靈敏度低 　　D、適用范圍：測(cè)量頻率較高的高頻電壓。 3、外差式 模擬表的特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、價(jià)廉，特別適用于高頻電壓的測(cè)量，但測(cè)量精度較差，不能實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程的自動(dòng)化。 （二）、數(shù)字式電壓表 　　　　　數(shù)字式電壓表由模擬電路和數(shù)字電路兩部分組成，其框圖為： 　　　　　　　P.14.頁(yè)圖2－4 　　1、比較型數(shù)字電壓表（直接轉(zhuǎn)換） 　　　　特點(diǎn)：精度高、速度快、抗干擾能力差 　　2、積分式數(shù)字電壓表（間接轉(zhuǎn)換） 　　　　特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)、成本低、速度慢 　　3、復(fù)合式數(shù)字電壓表 　　　　特點(diǎn)：精確度高，速度、抗干擾能力強(qiáng)，適用于高精確度的測(cè)量。 數(shù)字表的特點(diǎn)：采用數(shù)字形式輸出直觀顯示測(cè)量結(jié)果，除具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、速度快、輸入阻抗大、過(guò)載能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和分辨力高等優(yōu)點(diǎn)外，還便于和計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備組成自動(dòng)測(cè)試儀器和系統(tǒng)。 三、鞏固　　　看書13－15頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題　1、檢波－放大式電壓表的組成框圖　2檢波－放大式各框圖的作用　3、檢波－放大式電壓表的特點(diǎn)及適用范圍。4、數(shù)字式電壓表的分類、組成框圖。 5、6課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　　1、模擬式電壓表的特點(diǎn) 2、數(shù)字式電壓表的特點(diǎn) 二、新授 交流電壓的參數(shù) 交流電壓的大小可以用峰值、平均值、有效值來(lái)表征，它們之間的關(guān)系可以用波形因數(shù)、波峰因數(shù)表示。 1、峰值：交流電壓在一個(gè)周期內(nèi)（或一段時(shí)間內(nèi)）電壓達(dá)到的最大值VP。正、負(fù)峰值不等時(shí)分別用VP+或VP-表示。 注意點(diǎn)：峰值與振幅是有區(qū)別的 振幅：在一個(gè)周期內(nèi)偏轉(zhuǎn)直流分量V0的最大值稱為振幅。當(dāng)V0＝0時(shí)，峰值＝振幅 例如： 2、平均值 數(shù)學(xué)定義：（略） 電子測(cè)量中定義 交流電壓的平均值指檢波后的平均值。根據(jù)檢波器的種類不同又可分為全波平均值和半波平均值 注意點(diǎn)：如不作特別說(shuō)明，平均值指全波平均值。 由數(shù)學(xué)平均值的定義知平均值是指面積的平均值，因此求平均值可求面積的平均值。 例如： 3、有效值 有效值又稱均方根值 數(shù)學(xué)定義：（略） 物理意義：交流電壓在一個(gè)周期內(nèi)施加于一純電阻負(fù)載上所產(chǎn)生的熱量與一個(gè)直流電壓在同樣情況下產(chǎn)生的熱量相等時(shí)，這個(gè)直流電壓就是交流電壓的有效值。 4、波形因數(shù)KF 　　　　KF＝V/V－　有效值與平均值之比 5、波峰因數(shù) 　　　　KP＝VP/V　峰值與有效值之比 6、幾種常用交流電壓的波形參數(shù) 名稱 峰值 波形 有效值V 平均值 KF KP 正弦波 A 0.707A 0.637A 1.11 1.414 全波整流正弦波 A 0.707A 0.637A 1.11 1.414 三角波 A 0.5A 1.15 1.732 方波 A A A 1 1 脈沖波 A 三、鞏固　　　看書15－16頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：名詞解釋：平均值、有效值、峰值、波形因數(shù)、波峰因數(shù) 教后感： 7、8課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　1、什么是峰值、平均值、有效值 2、什么是波形因數(shù)、波峰因數(shù) 二、新授　 模擬式電壓表分為：均值電壓表、峰值電壓表、有效值電壓表 ?。ㄒ唬┚惦妷罕? 1、工作原理（交→直轉(zhuǎn)換） a、均值檢波器電路 　全波整流電路（分析略） 　電容C起濾除交流成分的作用 　充電時(shí)間　≈　放電時(shí)間 b、特性 （1）輸出電流（或偏轉(zhuǎn)角α）正比例于輸入電壓的平均值，與波形無(wú)關(guān)。 　即　　α＝KV 　（2）輸入電阻 　　　　Zi＝Ri//Xc 　　　由于Ri較小，使輸入阻抗較低 2、定度系數(shù) （不作特別說(shuō)明）所有交流電壓表都是按照正弦波有效值定度。如果檢波器不是有效值響應(yīng)，則其示值與實(shí)際響應(yīng)值之間存在一個(gè)系數(shù)，此即為定度系數(shù)，記為K α＝U~＝KV 　正弦波　K＝1.11 注意點(diǎn)：測(cè)量非正弦波電壓其讀數(shù)并無(wú)直接物理意義，只知道0.9α等于被測(cè)電壓的平均值。若被測(cè)電壓的波形因數(shù)已知，可經(jīng)過(guò)換算得到被測(cè)電壓的有效值。 例1：用均值電壓表分別測(cè)量正弦波、三角波、方波電壓，若電壓表示值均為10V問(wèn)被測(cè)電壓的有效值各是多少？ 解：（略） 3、波形誤差 用均值電壓表測(cè)量非正弦波時(shí)，如果將電壓表的讀數(shù)值當(dāng)作它的有效值，將會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，該測(cè)量誤差稱為波形誤差。 如：三角波　　γ＝－3.5% 　　方波　　　γ＝10% 4、特點(diǎn) 電路較簡(jiǎn)單、靈敏度高、波形失真小、測(cè)量范圍大 三、鞏固　　　看書17－18頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題4、5、6 教后感： 9、10課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　　　1、均值表的特點(diǎn)及定度系數(shù) 　　　　　　　　2、均值表測(cè)量非正弦波如何得到其有效值。 二、新授 峰值電壓表　 1、峰值檢波器 電路結(jié)構(gòu)：如圖2.12（整流濾波） 條件：充電時(shí)間短，放電時(shí)間長(zhǎng)，使電容C兩端保持為峰值） a 、串聯(lián)式峰值檢波器（開(kāi)路式） 實(shí)際響應(yīng)值為交流電壓波形的峰值UP+ b、并聯(lián)式峰值檢波器（閉路式） 實(shí)際響應(yīng)值為交流電壓的振幅Um 2、定度系數(shù) 峰值電壓表與均值電壓表類似，一般按正弦波的有效值進(jìn)行定度 　　　α＝U~＝KVP＝0.707VP 定度系數(shù)為0.707　 用峰值電壓表測(cè)量正弦波電壓，其讀數(shù)就是正弦波的有效值，測(cè)量非正弦波其讀數(shù)無(wú)意義，把讀數(shù)乘以1.414等于被測(cè)電壓的峰值。 例題1：用峰值電壓表測(cè)量正弦波、三角波、方波電壓，已知電壓表的讀數(shù)均為10V試分別計(jì)算正弦波、三角波、方波的有效值、平均值、峰值各是多少？ 解：（略） 例題2：用串聯(lián)型、并聯(lián)型峰值電壓表測(cè)量如圖所示電壓，其讀數(shù)各是多少？ 解：（略） 3、波形誤差 測(cè)量非正弦波電壓時(shí)，如果將電壓表讀數(shù)當(dāng)作它的有效值，也會(huì)產(chǎn)生波形誤差 　　波形誤差的絕對(duì)誤差　　ΔU＝α－ 　　波形誤差的相對(duì)誤差　　γ＝ΔU/α100% 　　因此有　三角波的波形誤差為γΔ＝18.4% 　　　　　　方波的波形誤差為γ?＝-41%　 結(jié)論：用峰值電壓表測(cè)量非正弦波時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量誤差比均值表大得多。 三、鞏固　　　看書21－23頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題6、7、8 教后感： 11、12課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　　1、模擬式電壓表的特點(diǎn) 　　　　　　　2、數(shù)字式電壓表的特點(diǎn) 二、新授 　　1、分類及特點(diǎn) 　　?。?）分類：數(shù)字電壓表分為 a) 直流數(shù)字電壓表 b) 交流數(shù)字電流表 c) 數(shù)字萬(wàn)用表 　　　　　　　其中直流數(shù)字電壓表是基礎(chǔ)　 　　　?。?）特點(diǎn)：精確度高、測(cè)量速度快、輸入阻抗大、讀數(shù)準(zhǔn)確、抗干擾能力和抗過(guò)載能力強(qiáng)，便于測(cè)量過(guò)程的自動(dòng)化。 　　　2、DVM的主要技術(shù)指標(biāo) 　（1）測(cè)量范圍 a) 量程：量程表示電壓表所能測(cè)量的最小和最大電壓范圍。不經(jīng)衰減器和輸入放大器的量程稱為基本量程，基本量程通常為1V或10V也有的為2V或5V。 b) 位數(shù)：位數(shù)是表示數(shù)字電壓表精密程度的參數(shù) A、能顯示0－9十個(gè)數(shù)碼的數(shù)位稱為滿位（即一位），如果最大能顯示9999稱為4位。 B、能顯示0和1兩個(gè)數(shù)字，稱為半位或1/2位。 C、不能顯示滿位，又大于0和1兩個(gè)數(shù)，稱為3/4位。 c) 超量程能力：超量程能力指DVM所能測(cè)量的最大電壓超過(guò)量程的能力（準(zhǔn)確度、分辨力不下降） 超量程能力＝（能測(cè)量出的最大電壓－量程值）/量程值100% A、滿位顯示：沒(méi)有超量程能力 B、1/2位顯示：量程為2V、20V分檔，沒(méi)有超量程能力；　 量程為1V、10V分檔，超量程能力為100% C、3/4位顯示：若最大顯示為5999、量程以5V、50V分檔， 則超量程能力為20% 　　　　　　（2）分辨力（靈敏度） 能夠反映出的被測(cè)電壓的最小變化值的能力，即末尾的“1”表示出的電壓值。 　　　　　量程不同，分辨力不等，最小量程的分辨力作為DVM的分辨力。 　　　　　　　如：4位DVM在1V、10V的分辨力分別是0.0001V、0.001V，若最小量程為1V則DVM的分辨力是0.001V。 　　　　　　（3）測(cè)量誤差 　　用固有誤差來(lái)衡量　　ΔU＝（α%Ux+β% Um）　　末位n個(gè)單位等于β% Um 　　　　　?。?）輸入電阻和輸入偏置電流 　　　　　　（5）抗干擾能力 　　　　　?。?）測(cè)量速率 三、鞏固　　　看書24－25頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1、2、3 教后感： 13、14課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　1、數(shù)字電壓表的分類 　　　　　　2、超量程能力與分辨力 二、新授 　A/D轉(zhuǎn)換原理 （一）逐次比較式數(shù)字電壓表 　　1、原理框圖 　　　　 　　舉例：天平稱物體，法碼8克、4克、2克、1克――――― （1）比較器：用于鑒別被測(cè)電壓與步進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值的電壓比較器 （2）數(shù)碼開(kāi)關(guān)：將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出，它是A/D轉(zhuǎn)換器的反饋量 （3）基準(zhǔn)源：作為基準(zhǔn)電壓的機(jī)內(nèi)參考電壓源 （4）數(shù)碼寄存器（SAR）：在時(shí)鐘脈沖的作用下，逐次提供代表不同標(biāo)準(zhǔn)電壓的二進(jìn)制數(shù)碼 （5）控制部分：節(jié)拍脈沖，控制數(shù)碼寄存器工作。 2、 工作過(guò)程　 設(shè)基準(zhǔn)電壓Er＝16V，被測(cè)電壓為Ux＝5.5V測(cè)量過(guò)程為 第一個(gè)時(shí)鐘　，　　　清零　　　　　　輸出0000， 第二個(gè)時(shí)鐘　，　Vb（8V）>Ux　舍，　輸出0000， 第三個(gè)時(shí)鐘　，　Vb（4V）Ux　舍，　輸出0100， 第六個(gè)時(shí)鐘　，　Vb（5V）TY圖象好象向左跑。 同步 掃描電壓(X軸的鋸齒波電壓)周期為被測(cè)信號(hào)電壓(Y軸輸入電壓)周期的整數(shù)倍時(shí)稱為兩者同步可穩(wěn)定顯示信號(hào)波形 三、鞏固　　　看書53－55頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1、2、3 教后感： 5、6課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　　1、什么是掃描 2、什么是同步 二、新授 　4.3通用電子示波器 一概述 觀測(cè)一般周期性交流信號(hào)和脈沖信號(hào) 根據(jù)可同時(shí)觀測(cè)幾個(gè)信號(hào)波形有單蹤雙蹤多蹤等 根據(jù)可觀測(cè)信號(hào)的頻率上限有不同的通頻帶例20MHZ 二、單蹤示波器的組成及原理 1、基本組成 參P56圖4.8 Y軸(偏轉(zhuǎn))系統(tǒng)、X軸(偏轉(zhuǎn))系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)三大部分 2、Y軸(垂直)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)被測(cè)信號(hào)通道 (1)作用---對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行一定處理(放大衰減等)加至示波管Y軸偏轉(zhuǎn)板，控制電子束垂直方向的偏轉(zhuǎn) (2)要求---高輸入阻抗、高靈敏度、寬頻帶。 (3)組成及原理 1、輸入電路：對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理(提高輸入阻抗、衰減、隔直等) （1）探極 ：提高輸入阻抗特別是減小輸入電容以滿足高頻測(cè)量，采用阻容補(bǔ)償式分壓電路 。分為有源探頭和無(wú)源探頭，無(wú)源探頭的衰減系數(shù)有1和10兩種。 （2）耦合方式選擇開(kāi)關(guān)： a、直接輸入顯示直流和交流成分 b、GND--輸入接顯示零信號(hào)時(shí)的時(shí)基線(零電平基線) c、AC---經(jīng)隔直電容輸入顯示交流成分 （3）步進(jìn)衰減器：對(duì)輸入大信號(hào)衰減 采用阻容補(bǔ)償式分壓器多擋開(kāi)關(guān)切換 　　　　注意點(diǎn)：標(biāo)注刻度不是衰減倍數(shù)，而是偏轉(zhuǎn)因數(shù)。 2、前置放大電路 實(shí)現(xiàn)單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸出以滿足Y軸偏轉(zhuǎn)要求，兼有一定的放大作用為使衰減比不受影響。要求高輸入阻抗 ，采用射極跟隨器和差動(dòng)放大器 。 3、延遲級(jí)：延遲被測(cè)信號(hào)保證波形完整顯示。觸發(fā)掃描時(shí)掃描由被測(cè)信號(hào)啟動(dòng)，故掃描開(kāi)始必須遲于被測(cè)信號(hào)的到達(dá)波形(特別是其前沿部分)不能完整顯示插入延遲級(jí)使被測(cè)信號(hào)延遲一段時(shí)間到達(dá)Y軸偏轉(zhuǎn)板(掃描電壓信號(hào)先到達(dá)X軸偏轉(zhuǎn)板)從而保證了被測(cè)信號(hào)波形的完整顯示 4、后置放大器：寬頻帶穩(wěn)定放大信號(hào)，滿足Y軸偏轉(zhuǎn)板驅(qū)動(dòng)電壓要求，采用射極跟隨器和差動(dòng)放大器 5、觸發(fā)放大器：使觸發(fā)信號(hào)有足夠的幅度驅(qū)動(dòng)觸發(fā)整形電路。 6雙蹤顯示原理：（1）組成框圖?。?）交替　?。?）斷續(xù) 三、鞏固　　　看書57－58頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題4、5、6 教后感： 7、8課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　1、示波器的組成框圖 　　　　2、Y、X通道的作用 二、新授：　示波器的水平系統(tǒng) (1)作用---產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間呈線性關(guān)系的電壓(鋸齒波電壓)作為掃描電壓，加至X軸偏轉(zhuǎn)板控制電子束水平方向的偏移形成時(shí)基線 。 (2)要求---鋸齒波線性良好能與被測(cè)信號(hào)同步且有 一定的放大作用 (3)組成及原理參見(jiàn)圖4.17 1、觸發(fā)電路：把觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)基發(fā)生器所能接受的觸發(fā)脈沖 a觸發(fā)信號(hào)源選擇 內(nèi)(INT)--- 觸發(fā)信號(hào)為Y軸系統(tǒng)的被測(cè)信號(hào) ；外(EXT)--- 觸發(fā)信號(hào)為外部另外輸入的信號(hào) 電網(wǎng)(LINE)--- 觸發(fā)信號(hào)為供電電源信號(hào)(工頻) b觸發(fā)方式選擇 自動(dòng)(AUTO)---有觸發(fā)信號(hào)時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖 實(shí)現(xiàn)觸發(fā)掃描顯示被測(cè)信號(hào)波形，無(wú)觸發(fā)信號(hào)時(shí)自動(dòng)掃描形成時(shí)基線；常態(tài)(NORM)---有觸發(fā)信號(hào)時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖用于25HZ實(shí)現(xiàn)觸發(fā)掃描顯示被測(cè)信號(hào)信號(hào)觀測(cè)波形；無(wú)觸發(fā)信號(hào)時(shí)不掃描無(wú)時(shí)基線 c觸發(fā)耦合選擇 DC---直接耦合 ；AC---交流耦合 ；AC（H）高頻耦合 d觸發(fā)極性(鈄率)(SLOPE) “+”觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)信號(hào)的上升段 ；“－”觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)信號(hào)的下降段 e觸發(fā)電平(LEVEL)調(diào)節(jié) 2、掃描發(fā)生器電路 作用：放大掃描電壓或X軸外輸入電壓作為X軸偏轉(zhuǎn)。時(shí)基發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓 a鋸齒波掃描電壓的實(shí)際波形 掃描正程時(shí)間 ：對(duì)應(yīng)光點(diǎn)從左右移動(dòng)的時(shí)間；掃描逆程時(shí)間：對(duì)應(yīng)光點(diǎn)從右左返回的時(shí)間；等待時(shí)間：對(duì)應(yīng)光點(diǎn)停留在左端起始位置停留的時(shí)間 ；T---掃描信號(hào)周期 b掃描時(shí)間因數(shù)調(diào)節(jié) c附加電路 3、X軸放大器 4、連續(xù)掃描、觸發(fā)掃描 5、主機(jī)系統(tǒng) （1）作用---示波管顯示被測(cè)信號(hào)波形 （2） 低壓電源：為示波器內(nèi)部各部分電路提供穩(wěn)定 直流低壓 （3） 高壓電源提供示波管各電極的正負(fù)直流高壓 （4）校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生供示波器自校的幅度 、頻率固定的電壓 三、鞏固　　　看書60－65頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1、觸發(fā)電路的作用　2、掃描電路的作用　3水平放大電路的作用　4、什么是連續(xù)掃描、觸發(fā)掃描、自動(dòng)掃描。 教后感： 9、10課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　　1、示波器的組成框圖 　　　　　2、Y、X通道的作用 二、新授：　　　　　　　　　　雙蹤示波器工作原理 1、采用雙線示波管的雙蹤示波器 示波管內(nèi)有兩個(gè)電子槍，兩套偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，兩束電子束作用于同一熒屏示波器，內(nèi)有兩個(gè)垂直偏轉(zhuǎn)通道共用一個(gè)水平(掃描)通道可同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)信號(hào)波形。 2、采用電子開(kāi)關(guān)的雙蹤示波器 利用電子開(kāi)關(guān)使兩個(gè)信號(hào)波形輪換顯示在熒屏上只要電子開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率足夠高。由于人眼視覺(jué)殘留分辨力有限以及示波管的余輝特性可以在熒屏上同時(shí)觀察到兩個(gè)不閃爍不間斷的信號(hào)波形。 電子開(kāi)關(guān)在置前置放大器之后延遲級(jí)之前 ，其框圖如圖4.14 1)交替方式 第一次掃描S1閉合S2斷開(kāi)顯示Y1第二次掃描S1斷開(kāi)S2閉合顯示Y2如此重復(fù)交替 當(dāng)交替頻率足夠高時(shí)由于人眼視覺(jué)殘留及示波管的余輝特性看似兩個(gè)信號(hào)波形同時(shí)顯示在熒屏上為使每次掃描至少顯示一個(gè)完整周期信號(hào)波形又要求交替速度較快故適于觀測(cè)較高頻率信號(hào)。 (2)斷續(xù)方式 在一次掃描期間輪翻開(kāi)閉S1、S2每次顯示Y1、Y2 波形中的一小段當(dāng)切換頻率較高時(shí)由于人眼視覺(jué)分辨力有限看似兩個(gè)連續(xù)的信號(hào)波形同時(shí)顯示在熒屏上，為使波形分割成較多小段故適于觀測(cè)較低頻率信號(hào) (3)Y1或Y2方式 S1常閉合S2常斷開(kāi)顯示Y1 S1常斷開(kāi)S2常閉合顯示Y2 (4)疊加方式ADD S1、S2常閉合Y1、Y2信號(hào)波形疊加后顯示在熒屏上 3、選用示波器的一般原則 (1)根據(jù)被測(cè)信號(hào)的基本特性------選擇示波器類型 觀測(cè)一般低頻信號(hào)------簡(jiǎn)易示波器 觀測(cè)一般高頻脈沖信號(hào)------通用示波器 觀測(cè)極高頻高速脈沖信號(hào)------取樣示波器 觀測(cè)極低頻非周期單次瞬變信號(hào)------存儲(chǔ)或記憶示波器 (2)根據(jù)被測(cè)正弦信號(hào)的最高頻率或脈沖信號(hào)的上升時(shí)間------選擇通用示波器的通頻帶fB a、fB>3fxm；脈沖信號(hào)的上升時(shí)間反映其高頻分量，示波器由于fB有限會(huì)產(chǎn)生tr且 fBtr＝0.35 要求 tr<1/3tm。 三、鞏固　　　看書58－60頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1、雙蹤示波器有哪幾種顯示方式　1、什么是交替、斷續(xù)。 教后感： 　 11、12課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　1、雙蹤示波器與單蹤示波器的區(qū)別 2、如何根據(jù)被測(cè)信號(hào)的上限頻率和脈沖上升時(shí)間選擇示波器。 二、新授：　　　　通用示波器的使用方法 1、 通用示波器的面板結(jié)構(gòu) 結(jié)合投影、實(shí)物說(shuō)明 2、基本使用方法 3、 應(yīng)用實(shí)例 (1)電壓測(cè)量 交流電壓測(cè)量 a、 垂直輸入耦合AC(f<5HZ 用DC) b、 利用垂直移位將波形移至屏幕中心區(qū)便于讀數(shù)位置 c 、選取垂直靈敏度擋級(jí)DY(V/DIV)(注意靈敏度微調(diào)必須處校準(zhǔn)位置；信號(hào)波形垂直方向高度H)；探極衰減比K d、確定信號(hào)電壓實(shí)際值 UP-P= K D Y H 正弦波 UP=UP-P/2 例題分析（P81頁(yè)例4.2） （2）直流電壓的測(cè)量 a、顯示零電平基線(輸入耦合開(kāi)關(guān)置于接地位置) b、 利用垂直移位使零電平基線移至合適便記位置(例屏幕中心)。 注意：此后不再允許垂直移位 c 、垂直輸入耦合DC 顯示被測(cè)信號(hào)波形(直流電壓為一水平線) d、 根據(jù)垂直靈敏度擋級(jí)DY(V/DIV) (注意靈敏度微調(diào)必須處校準(zhǔn)位置) 波形相關(guān)點(diǎn)與零電平基線之間的垂直高度H(DIV)，探極衰減比K 確定瞬時(shí)電壓(信號(hào)電平)值 U=kDY H (3)時(shí)間測(cè)量 10、周期(頻率)測(cè)量 a 利用水平移位將信號(hào)波形移至便于讀數(shù)的合適位置 b 根據(jù)掃描速率擋級(jí)DX(s/DIV)(注意掃描速率微調(diào)必須處校準(zhǔn)位置)；信號(hào)波形相同特征點(diǎn)之間的水平距離D(DIV)；水平擴(kuò)展c 確定信號(hào)周期　T=DYD/ c 信號(hào)頻率　f=1/T 　　　　例題分析：（P81頁(yè)例4.3） 三、鞏固　　　看書58－60頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1、雙蹤示波器有哪幾種顯示方式　1、什么是交替、斷續(xù)。 教后感： 13、14課時(shí) 一、復(fù)習(xí)　　如何測(cè)量正弦交流電的幅度和周期 二、新授： 　　20時(shí)間間隔測(cè)量 a 利用水平移位將信號(hào)波形移至便于讀數(shù)的合適位置 b 根據(jù)掃描速率擋級(jí)DX(s/DIV) (注意掃描速率微調(diào)必須處校準(zhǔn)位置)；信號(hào)波形中相應(yīng)的兩點(diǎn)之間的水平距離D(DIV)；水平擴(kuò)展c 確定時(shí)間間隔　　　　t=DX D/ c 30脈沖前沿(tr)后沿(tf)時(shí)間測(cè)量 設(shè)示波器自身的上升時(shí)間為ts(ts fB 0.35)， tr(tf)>3ts 直接讀出顯示脈沖波形中10%Um 90%Um的時(shí)間間隔，即為tr(tf) 4、波形合成法 李沙育圖形：在示波器X 軸與Y 軸系統(tǒng)同時(shí)加上兩個(gè)正弦信號(hào)時(shí)顯示的圖形 波形合成法通過(guò)對(duì)李沙育圖形分析確定兩個(gè)信號(hào)的頻率和相位關(guān)系的方法 (1)波形合成法測(cè)量頻率 Y 輸入-------被測(cè)信號(hào) X 輸入-------標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào) 調(diào)節(jié)垂直、水平移位及Y 靈敏度擋級(jí)使顯示完整的李沙育圖形在屏幕中心區(qū) 調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率使顯示圖形穩(wěn)定。在圖形上作一水平線和一垂直線(注意該兩線不能通過(guò)圖形中交點(diǎn)且不能與圖形相切)，確定該兩線與圖形的交點(diǎn)數(shù)m 和n 則 FY/FX＝m/n 　　例題分析(略) (2)波形合成法測(cè)量相位(同頻信號(hào)之間的相位差) 三、鞏固　　　看書相關(guān)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題　16、17、18、19、24 教后感： 第五章　電子計(jì)數(shù)器 教學(xué)要求：1、了解電子計(jì)數(shù)器基本原理、測(cè)量誤差；2、能畫出畫出電子計(jì)數(shù)器的組成框圖理解各框圖的作用；3、掌握電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、周期、時(shí)間、累加計(jì)數(shù)的原理及方法。 教學(xué)重點(diǎn)：各測(cè)量功能的工作原理 教學(xué)難點(diǎn)：多周期法測(cè)量周期的原理 教學(xué)方法：講授法 教學(xué)時(shí)間： 教學(xué)過(guò)程：　　　　　　　　　1、2課時(shí) 一、導(dǎo)入新課　　　　電子計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 二、新授： 　1、電子計(jì)數(shù)器的基本工作原理 累加計(jì)數(shù)是計(jì)數(shù)器的基本功能，它由計(jì)數(shù)電路來(lái)完成，而計(jì)數(shù)電路又受門電路（主門）的控制，即在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（加一個(gè)開(kāi)門脈沖打開(kāi)主門）使被測(cè)信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)電路，作累加計(jì)數(shù)。 　2、頻率測(cè)量原理　電路如圖5.3所示 1)放大整形電路　 對(duì)被測(cè)信號(hào)放大(衰減)整形轉(zhuǎn)換為與原信號(hào)周期相同的標(biāo)準(zhǔn)電平矩形脈沖 (2)計(jì)數(shù)顯示電路 對(duì)輸入的矩形脈沖實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)顯示，包含十進(jìn)制計(jì)數(shù)器寄存器譯碼器數(shù)字顯示器 。 (3)控制系統(tǒng)電路 包含閘門電路、門控雙穩(wěn)電路及時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路。閘門電路作用如前述，時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)(時(shí)基信號(hào))，由高精度高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器和多級(jí)十進(jìn)分頻器組成可獲得不同的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（通常取10S、1S、0.1S、10ms、1ms）；門控雙穩(wěn)電路在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)作用下獲得與與其相同的開(kāi)啟閘門信號(hào)稱為 閘門時(shí)間T 。 (4)工作過(guò)程 在閘門時(shí)間T內(nèi)開(kāi)啟閘門對(duì)經(jīng)過(guò)放大(衰減)整形的與被測(cè)信號(hào)同頻的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖計(jì)數(shù)(計(jì)數(shù)值為N)最終顯示其頻率值 　例如：閘門時(shí)間為1S　　N＝32768　　　F＝N/T＝32.768 KHZ 　　　　閘門時(shí)間為0.1S　　N＝3277　　　F＝N/T＝32.77 KHZ 　　結(jié)論：測(cè)量同一個(gè)信號(hào)頻率時(shí)，閘門時(shí)間增大測(cè)量結(jié)果不變，但有效數(shù)字位數(shù)增加，提高了測(cè)量結(jié)果的精確度。 三、鞏固　　　看書92－95頁(yè)內(nèi)容 四、小結(jié)　　在分析時(shí)―――首先―――然后―――最后―――。 五、作業(yè)：習(xí)題1、電子計(jì)數(shù)器的分類　2、電子計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)。　3、畫出測(cè)頻原理框圖 教后感： 25