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1、同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电 压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如 何利用不同检波特性的电压表的示值（即读数）来正确求出被测电压的均值U, 峰值U，有效值U是一个十分值得注意的问题。根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被测电压的U、u、u，可根据表1的关系计算。从表 1 可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种 波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值 u 相 同和平均值U相同，而其余的并不一定相同。表1电压表类型平均值检波有效值检波波形正弦
2、锯齿三角方波正弦锯齿三角方波读数A1A2A3A4A1A2A3A4Uv2兀兀兀込石乜A4A1A2A3A4A1A2A34$LUA1兀*3兀中3兀A1A2A3A4A2A3A4222也U兀兀兀兀兀22A4A1A2A3A4A1A2A31） 实验设备（ 1） DA-16 晶体管毫伏表（均值检波） 1 台；（ 2） TD1914A 数字毫伏表（有效值检波） 1 台；（3）函数信号发生器，型号YB1634，指标：0.2HZ-2MHZ，数量1 台;（4）双踪示波器，型号YB4320A，指标：20MHz，数量1台。2） 实验步骤（1）将均值电压测量的实验仪器准备就绪，如下图所示。均值电压测量的实验平台2）将 DA
3、-16 晶体管毫伏表置于 1V/0db 档位，如下图所示。调节电压表档位3）将 DA-16 晶体管毫伏表的输入线短接，如下图所示。输入线短接(4)将DA-16晶体管毫伏表接通电源，待表针稳定，进行调零，如下图所示。(5)打开函数信号发生器的电源，选择产生 1KHz 左右的正弦波信号，如下图所示。产生正弦波信号(6)将函数信号发生器的信号线与 DA-16 晶体管毫伏表的输入端相接，如 下图所示。将函数信号发生器与电压表相接(7)调节函数信号发生器的幅度输出，使DA-16的指示为0.7V,如下图所示。调节信号幅度使电压表指示为 0.7V8）打开示波器的电源，并进行校准，如下图所示。打开示波器并校准
4、9）将示波器探头与信号相接，并读出信号峰值，填入表 2，如下图所示。将示波器探头与信号相接并读数（10）由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指 示为0.7V,然后由示波器读出信号峰值，填入表2。（11）将 DA-16 电压表（平均值检波）换为 TD1914A 电压表（有效值检波），选择lV/0db档位，并将其输入线短接，自动调零，如下图所示。自动校准 TD1914 电压表（12 ）将示波器、函数信号发生器、电压表进行连接，如下图所示。连接示波器、函数信号发生器及电压表(13) 调节函数信号发生器的输出幅度，使电压表显示为0.7V，并从示波 器上读出信号峰值，填入表2，如下
5、图所示。调节信号幅度使电压表指示为 0.7V(14) 由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指 示为0.7V，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。比较由各电压表读数计算出的峰值U和由示波器直接读出的峰值U?是否一 致，并将测量和计算结果填入表 2。表2电压表类型平均值检波DA-16有效值检波TD1914波形正弦三角方波正弦三角方波读数0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V八U由读数计算示波器读数误差分析（15）按照上述操作方法，调节函数信号发生器的输出幅度，使示波器的峰 值读数为IV,观测各种电压表的读数与波形的关系，测量结果填入表3,并求 出电压测量
6、的波形误差。表3输入波形正弦波三角波方波示波器读数1V1V1VDA一16读数TD1914A 读数误差分析3） 思考题：（1）实验过程中为了仪器的安全，电压表量程是否应尽量选大一些（如 3V， 10V 甚至 30V 档）？（2）为什么模拟电压表一定要有峰值、均值、有效值响应特性之分？它们 能由一种代替吗？它们各有什么特点？各用在什么场合下？3、电子计数器原理及应用研究1） 测频原理计数器的测频原理如下图所示。fx为输入待测信号频率，f0为时钟脉冲的频 率。闸门信号GATE控制计数时间，Fx和F0两个计数器在同一时间T内分别对 fx和f0进行计数，f0已知，时间T可由计数器F0的计数值算出。计数器
7、尸乂的计 数值Nx=fxxT，计数器F0的计数值N0=f0xT。由于Nx/fx=N0/f=T，则被测频率 fx 为：fx=（Nx/N0）xf02MHz显示测频原理框图2） 实验步骤利用函数信号发生器产生不同频率的方波信号，由通用示波器器对其进行测频，选择不同的闸门时间，对测量结果进行比较和分析。记录测量的频率值，并 填写下表：1）分析以上测量数据，在用电子计数器对频率进行测量中，闸门时间对测量精度有何影响？（2）对于本实验系统而言，闸门时间的选择有何限制？3、频谱分析仪原理及应用研究（选作）1） 频谱分析仪原理 频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号的电压、功率、频率等参数进行 测量并显示的仪
8、器。频谱仪有多种分类方法，按照分析处理方法的不同，可分为 模拟式频谱仪、数字式频谱仪和模拟/数字混合式频谱仪；按照基本工作原理， 可分为扫描式频谱仪和非扫描式频谱仪等。模拟式频谱仪以扫描式为基础构成。扫描式频谱仪根据组成方法的差异又分 为调谐滤波器型、超外差型两种，分别采用滤波器或混频器实现被分析信号中各 频率分量的逐一分离。经典的频谱仪由超外差结构为基础，而且至今仍被沿用或采纳。数字式频谱仪以数字滤波器或快速付立叶变换为基础构成。现代频谱仪将 外差式扫描频谱分析技术与 FFT 数字信号处理结合起来，前端采用传统的外差 式结构，中频处理部分采用数字结构，中频信号由ADC量化，FFT则由通用微处
9、理器或专用数字逻辑实现。信入频谱分析仪的组成本实验所使用的频谱分析仪就是一种“外差式FFT分析仪”，其组成如图所示。 被测信号经输入衰减之后进入混频电路，在扫描本振信号的作用下，被测信号的 各种频率成分被依次混频，然后以固定的中频频率通过中频滤波器，被选择出来 进行后续处理。在数字中频处理电路中，被测信号的各个频率分量被量化、正交 分解、时-频域变换，最后送入显示器。各功能电路的作用简述如下。 输入衰减：防止送入混频器的信号电平过高，以致产生增益压缩甚至烧毁器 件 混频器：实际工程实现时，通常用34级混频来实现混频镜频的抑制、提高 滤波性能 中频滤波器：用于减小噪声带宽，同时实现对各频率分量的
10、分辨。模拟式频谱仪的分辨率带宽RBW即是由中频滤波器的组合响应决定的 DDC （数字下变频）电路：完成数字混频，实现正交分解，将中频信号向 下“搬移”到基带，便于进行FFT分析;抽取，提高FFT分析的频率分辨率； 低通滤波，防止抽取后事实上的采样频率降低可能引起的频谱混叠 FFT 分析：按照快速付氏变换算法进行时-频域转换，得到频谱数据。本实验将使用频谱分析仪观测三种连续信号的幅度谱：正弦波、方波、三角 波。正弦波的频谱对一个周期为T的连续正弦波，其时域表达式及其付氏变换式为: sin t j兀ls（co +o ）-8（ -）0 0 0_ 2兀其中 0 = T。由付氏变换式可见，正弦波只有单一
11、谱线。方波的频谱对于一个周期为T、高为1的连续方波，可用时域表达式表示为：f dk=-gP (t - kT )T进行付氏变换，可得对应的付氏级数为（nnsinI 2丿8）（n 冗）2F = - - San2考虑正频部分：当n=0时，F =1/2； n=1时，F =1/n； n=2时，F =0； n=3时, nnnF =-1/3n； n=4 时，F =0； n=5 时，F =1/5n。nnn由付氏级数可见，方波仅有奇次谐波分量，偶数谐波均为 0。基波幅度最大 其余奇次谐波的幅度随谐波次数的增加而递减。三角波的频谱对于周期为T的连续三角波，可用时域表达式表示为：fCL4t p,C)*C)T T 2 T进行付氏变换，可得对应的付氏级数为.（n 冗）-sin I 2丿由付氏级数可见，周期三角波的频谱与方波类似，仅有奇次谐波分量，谐
