锁相技术第二章答案.docx
《锁相技术第二章答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锁相技术第二章答案.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
锁相技术第二章答案
锁相技术第二章答案
【篇一：
锁相技术复习】
成
pll两种工作状态：
捕获状态和锁定（或称同步）状态
?
锁定后频差?
e?
0，相差为?
基本锁相环的组成：
e
?
常数
⑴鉴相器（phasedetector）---pd⑵环路滤波器（loopfilter）---lf
⑶压控振荡器（voltagecontrolledoscillator）---vco
?
1?
t?
为输入量ui?
t?
的瞬时相位。
?
2?
t?
为输入量uo?
t?
的瞬时相位。
各部分分析：
1．鉴相器是一个相位比较器，用于比较?
1?
t?
与?
2?
t?
之间的相位差错误！
未找到引用源。
kmui（t）uo（t）?
kmuisin[?
ot?
?
1（t）]uocos[?
ot?
?
2（t）]
?
12
kmuiuosin[2?
ot?
?
1（t）?
?
2（t）]?
12
kmuiuosin[?
1（t）?
?
2（t）]
再经过低通滤波器（lpf）滤除2?
o成分之后，得到误差电压
ud（t）?
12
12
kmuiuosin[?
1（t）?
?
2（t）]
令ud?
kmuiuo为鉴相器的最大输出电压，得到ud（t）?
udsin[?
e（t）]
2.环路滤波器及其传输函数
环路滤波器是一个线性电路，在时域分析中可用一个传输算子f（p）来表示，其中p（?
ddt）是微分算子；在频域分析中可用传递函数f（s）表示，其中
s（?
?
?
j?
）是复频率；若用s?
j?
代入就得到它的频率响应f（j?
），故环路滤
波器模型可表示为图
定义控制电压uc?
t?
?
ud?
t?
f?
p?
（1）rc积分滤波器这是结构最简单的低通滤波器,传输算子：
f（p）?
11?
p?
1
，
?
1?
rc是时间常数，这是这种滤波器唯一可调的参数。
11?
j?
?
1
低通特性，相位滞后。
当频率很高时，幅度趋于零，相位滞后接近于?
2。
（2）无源比例积分滤波器无源比例积分滤波器如图1-9（a）所示，它与rc积分滤波器相比，附加了一个与电容器串联的电阻r2，这样就增加了一个可调参数。
传输算子：
f（p）?
1?
p?
2
1?
p?
1
?
1?
（r1?
r2）c；?
2?
r2c是两个独立的可调参数。
频率特性：
f（j?
）?
1?
j?
?
21?
j?
?
1
据此可作出对数频率特性,如图1-9（b）所示。
这也是一个低通滤波器,与rc积分滤波器不同的是,当频率很高时
f（j?
）
?
?
?
?
r1r1?
r2
图1-9无源比例积分滤波器的组成与对数频率特性（a）组成（b）频率特性
低通特性。
从相频特性上看，当频率很高时有相位超前校正的作用，这是由相位超前因子1?
j?
?
2引起的。
这个相位超前作用对改善环路的稳定性是有用的。
（3）有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器由运算放大器组成，电路如图
它的传输算子：
f（p）?
?
a
a
1?
p?
21?
p?
1
，?
1?
（r1?
ar1?
r2）c；?
2?
r2c；
是运算放大器无反馈时的电压增益
若运算放大器的增益a很高，则传输算子可以近似为
?
?
a?
?
?
?
af（p）?
?
a
1?
p?
21?
p?
11?
p?
21?
par1c1?
p?
2par1cpr1c
1?
p?
2
图1-10有源比例积分滤波器的组成与对数频率特性（a）组成（b）频率特性
负号对环路的工作没有影响,分析时可以不予考虑。
故传输算子可以近似为
f（p）?
1?
p?
2
p?
1
f（j?
）?
1?
j?
?
2
j?
?
1
低通特性，比例作用。
相频特性有超前校正。
3.压控振荡器
压控振荡器是一个电压-频率变换装置，在环中作为被控振荡器，它的振荡频率应随输入控制电压uc（t）线性地变化,即应有变换关系
?
v（t）?
?
o?
kouc（t）
?
v（t）是压控振荡器的瞬时角频率；
ko为控制灵敏度或称为增益系数，单位是[rads?
v]。
由于压控振荡器的输出反馈到鉴相器上，对鉴相器输出误差电压ud（t）起作
用的不是其频率而是其相位
【篇二：
锁相技术】
目：
学生姓名：
学号：
任课老师：
陈燕
锁相技术的核心2011级通信工程1班2014年6月13日
摘要本文介绍了锁相技术的核心锁相环路：
一个实现相位自动锁定的控制系统。
锁相环路有两个突出的特性：
1是窄带滤波特性；2是宽带跟踪特性。
这两个特性使得锁相技术在电子技术领域得到了广泛的应用，特别是随着集成电路技术、数字技术以及通讯和计算机技术的发展，极大地推动了锁相技术的发展和应用。
现在锁相技术已经形成一门比较系统的理论科学，锁相技术的应用主要包含以下几个方面：
跟踪滤波、频率合成与频率变换、模拟和数字信号的相干解调、数字通讯、调制与解调、检波、稳频和位频等。
下面来主要介绍一下锁相技术的核心，掌握核心就能运用得当。
关键字：
核心，锁相环路，运用
锁相环路的工作原理：
锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是phase-lockedloop,简称pll。
其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。
因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。
在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。
因此，所有板卡上各自的本地80mhz和20mhz时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。
因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。
锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。
它由以下三个基本部件组成：
鉴相器（pd）、环路滤波器（lpf）和压控振荡器（vco）。
锁相环的工作原理：
1.压控振荡器的输出经过采集并分频；
2.和基准信号同时输入鉴相器；
3.鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；
4.控制vco，使它的频率改变；
5.这样经过一个很短的时间，vco的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。
当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。
这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。
当有频率为fr的参考信号输入时，ur和uv同时加到鉴相器进行鉴相。
如果fr和fv相差不大，鉴相器对ur和uv进行鉴相的结果，输出一个与ur和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv=fr，环路锁定。
环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。
这时我们就称环路已被锁定。
环路的锁定状态是对输入信号的频率和相位不变而言的，若环路输入的是频率和相位不断变化的信号，而且环路能使压控振荡器的频率和相位不断地跟踪输入信号的频率和相位变化，则这时环路所处的状态称为跟踪状态。
锁相环路在锁定后，不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格同步，而且还具有频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。
锁相环路各组成部分：
模拟锁相环主要由相位参考提取电路、压控振荡器、相位比较器、控制电路等组成。
压控振荡器输出的是与需要频率很接近的等幅信号，把它和由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同时送入相位比较器，用比较形成的误差通过控制电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方向连续变化，实现锁相，从而达到同步。
数字锁相环主要由相位参考提取电路、晶体振荡器、分频器、相位比较器、脉冲补抹门等组成。
分频器输出的信号频率与所需频率十分接近，把它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器，比较结果示出本地频率高了时就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲，相当于本地振荡频率降低；相反，若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲，相当于本地振荡频率上升，从而达到同步。
锁相环的应用：
1．锁相环在调制和解调中的应用
为了实现信息的远距离传输，在发信端通常采用调制的方法对信号进行调制，收信端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号。
所谓的调制就是用携带信息的输入信号ui来控制载波信号uc的参数，使载波信号的某一个参数随输入信号的变化而变化。
载波信号的参数有幅度、频率和位相，所以，调制有调幅（am）、调频（fm）和调相（pm）三种。
2．锁相环在调频和解调电路中的应用
3．锁相环在频率合成电路中的应用
在现代电子技术中，为了得到高精度的振荡频率，通常采用石英晶体振荡器。
但石英晶体振荡器的频率不容易改变，利用锁相环、倍频、分频等频率合成技术，可以获得多频率、高稳定的振荡信号输出。
输出信号频率比晶振信号频率大的称为锁相倍频器电路；输出信号频率比晶振信号频率小的称为锁相分频器电路。
锁相环的意义：
锁相环路在设计电子技术的几乎所有领域都得到了广泛的应用，而且至今热度不减，这乃是其独特的优良特性所决定的。
学习和使用锁相是对先进的把握，更好得解决实践中遇到的问题。
【篇三：
现代测试技术课后习题及答案】
期考试题（含第一、二、三章）
重点习题：
二、填空选择题：
第五、九、十章。
如：
2.直接数字合成（dds）技术的优缺点。
三、判断题第四、九章。
四、简答题：
1.简单电路原理分析，如p155图4-6；锁相环倍频分频
2.框图分析（简述）：
测频、测周及时间间隔原理；示波器扫描发生器环组各部份的组成及作用；外差式频谱分析仪组成框图原理；逻辑分析仪
五、计算题:
1.（含中期考试计算题）及第九章
2.累进性系统误差、周期性误差的判别，简述测量数据处理的步骤（要求给出相应的公式及判据），例3-4。
付加：
1.现代自动测试系统特点
2.pxi总线的特点及应用领域？
第一章
一、填空题
1.相对误差定义与的比值。
通常用百分数表示。
2.广义测量是指为了获得对被测对象而进行的实验过程。
3.狭义测量测量是为了确定被测对象的而进行的实验过程。
4.测量误差主要的来源、、、和。
5.仪表的准确度越高，测量结果越。
6.信息的的获取的过程是由和两大环节组成。
二、计算题
1、用量程为10v、1.5级的电压表分别测量3v和8v的电压，试问哪一次测量的准确度高?
为什么?
解：
xm=10v,a1=3v,a2=8v
?
x?
x?
10?
1.5%?
m?
?
100%?
1.5%xm
?
x?
100%?
5%?
a1?
a1
2、某被测电压为3.50v，仪表的量程为5v，测量时该表的示值为3.53v，求：
?
⑴绝对误差与修正值各为多少？
?
⑵实际相对误差及引用误差各为多少？
?
⑶该电压表的精度等级属哪一级别？
第二章
?
一、选择题：
?
1.从基本的测量对象来看，电子测量是对（）的测量。
?
a.电信号b.电路Ｃ．电系数Ｄ．电参数
?
2.测量系统的理想静态特性为（）．
?
Ａ．y=sx+s0b.y=sxc.y=sd.y=sx+s0+x2
?
3.电子信息技术应用在电子测量中的优点有（）。
?
a.速度极快b.分辨力高c.范围宽d.利于信息传递e.变换技术灵活
4.下列参量中有源量有（）。
a.反射系数b.功率c.导磁率d.信号频率
二、简答题
1．如何获得一个实际测量系统的静态特性？
测试系统的静态特性是通过静态标定或静态校准的过程获得的。
静态标定就是在一定的标准条件下，利用一定等级的标定设备对测试系统进行多次往复测试的过程。
2.某一阶测量系统，在t=0时，输出为10mv；在t=∞时，输出为100mv；在t=5时，输出为50mv，试求该测量系统的时间常数。
解:
初始值不为零的一阶测量系统，其阶跃响应的微分方程的解为：
由已知条件得：
化解得：
第三章
一、填空题
1.在测量数据为正态分布时，如果测量次数足够多，习惯上取的界限，这称为莱特准则。
2.随机误差的特点有________，，，________。
3.测量值的数学期望m（Ⅹ），就是当测量次数n
趋近无穷大时，它的各次测量值
的_______。
4.系统误差决定了测量的，随机误差决定了测量的。
４．用一只0.5级50v的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。
５．下列几种误差中，属于系统误差的有_____、_____，属于随机误差的有_____，
属于粗大误差的有_____。
?
（1）仪表未校零所引起的误差；
（2）测频时的量化误差；
?
（3）测频时的标准频率误差；（4）读数错误。
?
6．不确定度是说明测量结果可能的______程度的参数。
这个参数用_________
表示，置信区间的表示。
二．判断题
1.误差不一定存在于一切测量工作中。
（）
2.在测量结果中的数字列中，最左边的零不算是有效数字，而末位的零无关紧要。
（）
3.工程中，一般用相对误差来表示仪表的准确度。
（）
4.粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。
（）
5.被测量的真值是客观存在的，然而却是不容易获得的。
（）
6.系统误差的绝对值和符号在任何测量条件下都保持恒定，即不随测量条件的改变而改变。
（）
三、选择题
?
1．若马利科夫判据成立，则说明测量结构中含有____。
（a）随机误差（b）粗
大误差（c）恒值系差（d）累进性变值系差.
?
2.
?
3.被测电压真值为100v，用电压表测试时，指示值为80v，则示值相对误差为
（）。
?
（a）+25%（b）-25%（c）+20%（d）-20%
3．在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度值的____以上。
4.下述方法中，能减小系统误差的有____。
?
（a）统计平均；（b）.交换法；（c）替代法；
?
（d）经高一级计量标准检定后以表格等方式加以修正
5.将15.36和362.51保留3位有效数字后为___________.
（a）15.4；（b）15.3;（c）36.251;（d）362
三、简答题
1．若电压和电流的相对误差分别为△v/v和△i/i，用误差合成方法求电功率的相对误差为多少？
2.
3．对某信号源频率fx进行了8次测量，测得的数值（khz）为100.82，100.79，100.85，100.84，100.91，100.96，100.76，100.82
求：
①．算术平均值和平均值的标准偏差．
②．要求在p=9９．７%的置信概率下，写出最后结果的表达式fx=
4.将下列数字保留3位有效数字：
45.7736.25143.1493805047.153.995
第四章
一、填空题
1.电子计数器的测频误差包括____误差和____误差。
３.测频选择闸门时间ts=1s，若计数值n=10000，则显示的fx为____。
５.一个信号源频率实际值和其标准值的相对偏差定义为____,而把信号源频率变化的不确定性定义为____。
二、判断题
4.在通用计数器测量低频信号的频率时，采用倒数计数器是为了减小测频时的量化误差影响。
（）
5.电子计数器中的高精度晶体振荡器，通常采取恒温或温补措施。
（）
6.在进行阿伦方差的测量时，组与组之间以及组内两次测量之间必须都是连续的。
（）
三、选择题
１、欲测量一个标称频率的石英振荡器，要求测量准确度优于
，选用的计数器标准频率准确度和闸门时间应为。
a.
b.
c.d.
2、下列哪种方法不能减小量化误差：
a.测频时使用较高的时基频率b.测周时使用较高的时基频率c.采用多周期测量的方法d.采用平均法
3.数字化频率测量中，它体现了频率测量的测量原理。
a.直接法b.比较法c.电桥法d.平均值法
4、用计数器测频的误差主要包括：
a.量化误差、触发误差b.量化误差、标准频率误差
c.触发误差、标准频率误差d.量化误差、转换误差
5.若fx表示频率实际值，f0表示频率标称值，则频率准确度定义为。
a.（fx-f0）/f0b.（fx-f0）/fxc.（f0-fx）/f0d.（f0-fx）/fx
6.调制域描述的是之间的关系。
a．时间－幅度；b.时间－相位
c．频率－幅度；d．时间－频率
四、简答题
1、用一台5位十进电子计数器测量频率，选用0.1s的闸门时间。
若被测频率为10khz，则测频分辨力为多少？
量化误差（相对误差值）为多少？
第五章
一、填空题
1.用一只0.5级50v的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。
2.采用某电压表（正弦有效值刻度）测量峰值相等（vp=5v）的正弦波、方波、三角
波，发现读数相同，则该表电压表为____检波方式，读数____。
3.在放大-检波电压表中，检波器通常采用____。
4.均值电压表的工作频率范围主要受_______的限制，而灵敏度受放大器_______的限制。
5.某数字电压表的最大计数容量为1999，通常称该表为________位数字电压表；200mv量程上，则其分辨力为________。
6.双积分数字电压表中a/d器要通过对_______和_______两次积分运算。
二、选择题：
1、交流电的波形因素定义为______。
a:
平均值与有效值之比b:
有效值与平均值之比
升级会员 