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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VI152

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