基于虚拟仪器技术个人实验室的构建PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　个人实验室的概念 1

1.2　传统电子实验室的构建方案 3

1.2.1 电路分析基础实验室 3

1.2.2　模拟电子电路实验室 6

1.2.3　数字逻辑电路实验室 7

1.3　新模式电子实验室的提出 8

1.4　电子测量仪器的发展历程 8

1.5　虚拟仪器与传统电子测量仪器的比较 8

1.6　新模式电子技术实验室的平台 10

第2章　虚拟仪器基础 11

2.1　虚拟仪器的构建技术 11

2.1.1　虚拟仪器的硬件组成 11

2.1.2　虚拟仪器的软件结构 13

2.2　虚拟仪器的分类和发展 14

2.2.1　虚拟仪器的分类 14

2.2.2　虚拟仪器的发展方向 15

2.3　虚拟仪器的应用 15

2.4　基于LabVIEW的虚拟仪器设计一般方法 16

2.4.1　虚拟仪器的开发环境 16

2.4.3　虚拟仪器流程图的设计 17

2.4.2　虚拟仪器前面板的设计 17

2.4.4　虚拟仪器图标的创建 18

2.4.5　虚拟仪器程序的调试 18

2.4.6　一个简单的虚拟仪器设计实例 18

第3章　数据采集技术 21

3.1　数据采集的基本概念 21

3.1.1　数据采集的定义 21

3.1.2　数据采集系统 21

3.1.3　数据采集系统的特点 21

3.2　数据采集卡 22

3.2.1　模拟信号输入电路 23

3.2.2　模拟信号输出电路 26

3.2.3　数字I/O(Digital I/O) 27

3.2.4　定时／计数器（Timer/Counter） 29

3.2.5　数据采集卡的分类 29

3.2.6　数据采集卡的其他参数 29

3.2.7　USB接口数据采集卡 32

3.3　数据采集卡的设置与测试 33

3.3.1　数据采集卡的安装 34

3.3.2　数据采集卡的测试 34

3.3.3　数据采集卡的任务配置 35

3.4　数据采集卡数据的读取 38

4.1　概述 42

4.1.1　测量用信号源的作用与分类 42

第4章　基于虚拟仪器技术的信号发生器 42

4.1.2　正弦信号发生器的组成 43

4.1.3　正弦信号发生器的主要性能指标 44

4.2　虚拟信号发生器的设计基础 46

4.2.1 函数信号发生器的工作原理及典型电路 46

4.2.2　合成信号发生器的工作原理 50

4.2.3　扫频信号发生器的工作原理 54

4.2.4　脉冲信号发生器的工作原理 56

4.3　基于虚拟仪器技术的信号发生器的设计和应用 57

4.3.1　虚拟信号发生器的提出 57

4.3.2　虚拟函数信号发生器的设计 58

4.3.3　虚拟数字信号发生器的设计 59

4.3.4　虚拟函数信号发生器的性能指标 60

4.3.5　虚拟函数信号发生器的应用 61

第5章　基于虚拟仪器技术的电压测量 62

5.1 电压测量的基本概念 62

5.1.1 电压的主要特征 62

5.1.2　交流电压的量值表示 63

5.1.3　交流电压量值的相互转换 64

5.1.4　电压表的分类 65

5.2　虚拟电压表的设计基础 65

5.2.1 电子电压表的设计 65

5.2.2　数字式多用表的设计 72

5.3　基于虚拟仪器技术的数字电压表的设计 78

5.3.1　虚拟数字电压表的提出 78

5.3.2　虚拟数字电压表的硬件设计 79

5.3.3　虚拟数字电压表的前面板设计 80

5.3.4　虚拟数字电压表流程图的设计 81

5.4　基于虚拟仪器技术的数字电压表测试系统 83

5.4.1　虚拟电压测试系统的组成 83

5.4.2　电压测量的方法 84

5.4.3　虚拟电压测试系统的应用 88

6.2.1 电阻和电位器的测量 92

6.2　虚拟元件参数测试仪的设计基础 92

6.1　概述 92

第6章　基于虚拟仪器技术的元件参数测试仪 92

6.2.2　半导体二极管参数的测量 95

6.2.3　半导体三极管参数的测量 97

6.2.4　晶体管特性图示仪的设计 99

6.3　基于虚拟仪器技术的元件参数测试系统 102

6.3.1　测试系统的提出和局限 102

6.3.2　测试系统辅助电路的设计 103

6.3.3　三极管输出特性测试仪前面板的设计 104

6.3.4　三极管输出特性测试仪流程图的设计 105

6.3.5　虚拟三极管输出特性测试仪的应用 108

7.1.1　示波器的分类 111

第7章　基于虚拟仪器技术的示波测量 111

7.1　概述 111

7.1.2　示波器的主要技术指标 112

7.2　虚拟示波器的设计基础 112

7.2.1　示波器的测试过程 112

7.2.2　图像显示的基本原理 112

7.2.3　通用示波器的设计 115

7.2.4　取样示波器的设计 119

7.2.5　数字存储示波器的设计 122

7.3.1　虚拟示波器的组成框图 124

7.3.2　仿真与实际信号的采集 124

7.3　基于虚拟仪器技术数字示波器的设计 124

7.3.3　虚拟示波器垂直通道控制 126

7.3.4　虚拟示波器水平通道控制 128

7.3.5　波形显示模块的设计 131

7.3.6　波形测量和记录模块的设计 134

7.4　虚拟数字示波系统综合与测试 139

7.4.1　系统构建 139

7.4.2　应用范围 139

7.4.3　性能特点 142

7.4.4　系统改善 143

8.2.1　频率特性测试仪的设计 145

8.2　虚拟频谱测试系统设计的基础 145

8.1　概述 145

第8章　基于虚拟仪器技术的频域测试 145

8.2.2　频谱分析仪的设计 148

8.3　基于虚拟仪器技术的频谱分析 152

8.3.1　LabVIEW8.0的频谱分析与测量子VI 152

8.3.2　虚拟频谱分析与测量系统的构建 153

8.3.3　信号的自功率谱密度分析 153

8.3.4　虚拟幅度谱和相位谱测试仪的设计 156

8.3.5　虚拟失真度测试系统 159

第9章　基于虚拟仪器技术的时频测量 162

9.1　概述 162

9.2.1 电子计数器面板及控件示意图 163

9.2　基于传统技术的电子计数器 163

9.2.2　电子计数器的主要电路 164

9.2.3　电子计数器测量原理 165

9.2.4　其他测量频率的方法 169

9.3　基于虚拟仪器技术的时频测量 170

9.3.1　数字输入／输出的方式 170

9.3.2　计数器基础知识 171

9.3.3　虚拟计数器系统的设计 171

10.1.3　数据域测试的方法 175

10.1.2　数据域测试主要目标 175

10.1.1　数据域测试的特点 175

10.1　概述 175

第10章　基于虚拟仪器技术的数据域测试 175

10.1.4　数据域测试的步骤 176

10.2　虚拟逻辑分析仪的设计基础 177

10.2.1　简易逻辑电平测试设备 177

10.2.2　基于数字和微处理器技术的逻辑分析仪 178

10.3　基于虚拟仪器技术的逻辑分析仪 182

10.3.1　虚拟逻辑分析仪的提出 182

10.3.2　多通道数据流的产生 183

10.3.3　模数转换模块（Analog To Digital9.vi） 186

10.3.4　连接波形模块（Connect Waveforms Multiple Channels3.vi） 187

10.3.5　合并波形模块（Combine Waveforms.vi） 189

10.3.6　序列触发模块（Serial Triggering Multiple Channels7.vi） 190

10.3.7　触发字识别模块（Triggering Words Identifying.vi） 195

10.3.8　数字波形数组转换为整型数组模块（Waveform Array To Binary.vi） 196

10.3.9　触发设置模块（Triggering Setting4.vi） 197

10.3.10　连接并截取波形模块（Connect Waveform And Get Sub Weveform.vi） 199

10.4　虚拟逻辑分析仪的应用 201

11.1.1　测量误差的来源 204

11.1.2　绝对误差与修正值 204

第11章　传统仪器与虚拟仪器误差分析 204

11.1　测量误差及其表示法 204

11.1.3　相对误差及其表示法 205

11.2　测量误差的估计和处理 206

11.2.1　系统误差的判断和处理 206

11.2.2　随机误差的估计和处理 207

11.2.3　粗大误差的判断和处理 209

11.2.4　测量误差一般处理原则 209

11.3　测量误差的合成和分配 210

11.3.1　测量误差的合成 210

11.3.2　测量误差的分配 211

11.4.1　测量结果的评价 212

11.4 测量结果的描述与处理 212

11.4.2　测量结果的表示方法 213

11.4.3　等精度测量结果的数据处理 213

11.4.4　最佳测量方案选择 214

11.5　虚拟仪器系统误差分析与解决办法 214

11.5.1　干扰源 214

11.5.2　信号检测过程误差 215

11.5.3　信号调理电路误差 216

11.5.4　数据采集与仪器接口误差 217

11.5.5　量化、显示和分析误差 217

11.5.6　基于虚拟仪器技术个人实验室的完善 217

参考文献 220