测控电路复习习题及答案

试题一答案

一、选择题

1．右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i 为 A. 0 B. u i /10kΩ C. u i /20kΩ

D. u i /30kΩ （ C ）

2．右图所示电路的输出电压为 A. )1/(δδ+=i o u u B. )1/(δδ+-=i o u u

C. )1/(δδ-=i o u u

D. )1/(δδ--=i o u u （ D ）

3．公式2

022

02)

()(ωαωω+++=S S S K S H P 为 A. 二阶有源低通滤波器的传递函数 B. 二阶有源高通滤波器的传递函数 C. 二阶有源带通滤波器的传递函数

D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数 （ D ）

4．一个10bit 逐次逼近A/D 转换器，其满量程电压为10V , 若模拟输入电压V 1=i u ,其数字输出量的数值为 A. 0001100101 B. 0001100110 C. 0001000110

D. 0001010101 ( B ) 5．在相位跟踪细分电路中，相位基准

A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数

B. 是反馈环节，但不是细分机构

u i

C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节

D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A ) 6．右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的

A. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管

各导通1200

B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600

C. 各相之间相位差为1200

D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ）

7．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是

A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压

B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压

C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压

D. 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压( B )

8．晶闸管的关断条件是

A. 阳极接低电平，阴极接高电平

B. 阳极与阴极之间的电流小于其维持电流

C. 阳极接低电平，阴极也接低电平

D. 与阳极和阴极电压无关，仅需门极电压接低电平( B )

二、简答题

1．什么是隔离放大电路？画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理。答：隔离放大电路是指电源、输入放大器及输出放大器没有公共端，即不共地。光耦合隔离放大电路的基本原理如图所示，它是通过中间的一个光电隔离器将输入与输出放大器隔开的，这样可提高抗干扰能力。

2．什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，并画出其波形。

答：双边带调幅是在调幅信号中，将载波信号幅值Um 取0，从而得到频带在Ω±c ω范围内的调幅信号。

数学表达式：t t U t t mX U c xm c m s ωωcos cos cos cos Ω=Ω=

m X —调制信号幅度，Ω—调制信号角频率，c ω—载波角频率，m —调制度

3．如图所示电路为无限增益多路反馈型二阶滤波电路还是压控电压源型二阶滤

波电路？如果想构成二阶高通滤波电路，Y 1~Y 5的RC 元件该如何选取？ 答：此电路为无限增益多路反馈二阶滤波电路，若要构成高通滤波电路，Y 1，Y 2，Y 3应为电容，Y 4，Y 5应为电阻。

t )

三、利用4个性能相同的传感器测量一个轴在4个截面上的直径，得到的信号电

压为u1、u2、u3、u4，要想求其平均直径，可采用什么电路？请画出电路图，并写出电路输出电压公式。

解：要求平均直径，可采用平均值运算电路。此题要求四个电压的平均值，即为求加权平均值，可利用加法电路实现。电路图如下：

取R1=R2=R3=R4=4R5

就有：U0=-(U1+U2+U3+U4)/4

只要再通过一个反向电路，就可得到真正的四个电压的平均值了。

四、如图所示电路为何种电路？当输入信号u s与U c的波形如图所示时，画出u o

在加电容C前后的波形。

答：此电路为整流型精密相敏检波电路。波形如图：

图1为不接电容C 的情况下U O 的波形；图2为接电容C 的情况下U O 的波形 五、如图所示电路为何种放大电路？写出输出电压u o 与输入电压u i1、u i2之间的

关系式，并说明该电路的主要特点。

此电路为高共模抑制比放大电路。

P

i i i o o i R R u u K u u K u u I 1

22211100100-=

-=-=

c

c

211100

100i P

i P P o u R u R R u -+=

122100

100i P i P P o u R u R R u -+=

)(2002121i i P

P o o u u R R u u -+=-∴ P P i i o o d R R u u u u k 2002121+=--=

)(2005)(201002121i i P

P o o o u u R R u u u -+?-=--=∴

若：K R P 10= )(105210i i u u u --= 特点：1、电阻对称，增益可调

2、共模电压，飘移，失调电压均在RP 两端自动消除，不产生影响，具有高共模抑制能力

八、试用一交流固态继电器（AC-SSR ，可控220V 交流通断）和一接触器（3各常开主触点和一个常开辅助触点），通过微机及其接口电路去控制三相交流异步电机（电源为3－相、50Hz/380V ）的起动和停止。 KA 1为交流固态继电器，控制接触器的通断 KA 2为接触器，三个主触点控制电机的三相绕组 如电机为三相四线制，一个辅助触点使中线接地

由微机输出的数字信号控制KA 1的通断，为“1”时断，为“2”时开。

试题二答案

一、简答题

1、什么是自举电路？说明图1所示电路是如何提高放大器的输入阻抗的？

答：自举电路是利用反馈使电阻两端等电位，减少向输出回路索取电流，而使输入阻抗增大的一种电路。

2

2121R u u R u i i i i

o i --

=

-= 31R u R u o i -=∴

3

122R u

R u o o -= i o o i u u u u 22

1

22=?=

∴ i i i u R R R R R u R u i 211221-=-=

∴ 1

221R R R R i u R i i -== 当21R R =时，输入回路阻抗无穷大，达到了提高放大器输入阻抗的目的。 2、如图2所示电路，N 1、N 2、N 3工作在理想状态，R 1=R 2=200K Ω，R P =20K Ω，R 3=R 4=10K Ω，R 5=R 6=20K Ω，试求该电路的差模增益。

解：

R o i P i i i o I R u u R u u R u u =-=-=-1

1

112222 )(12111i i P i o u u R R u u --

=∴ 21212)(i i i P

o u u u R R

u +-=

u i

135316642o o o o u R R R u u R R R u +?+-=?+

5

31

536426R R u R u R R R u R o o

o ++=+ 43R R = 65R R =

))(1()(122

1351235i i P

o o o u u R R R R R u u R R u -++=-=

∴ 42)20

22001(1020)1(213512=?+?=++=-=

∴P i i o d R R R R R u u u k

3、什么是隔离放大电路？就一种隔离方式简述其工作原理。

答：隔离放大电路是一种测量用的电路，它的输入，输出，隔离电路之间没有直接的电路耦合，即输入、输出没有公共接地端。

输入信号经放大进入耦合器，使LED 导通，通过光电耦合器件（晶体管）转换为电压或电流信号，经放大输出。

4、相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与电路构成上主要有哪些区别？ 答：相敏检波电路可以鉴别调幅信号与载波信号之间的相位关系，还可选频；而包络检波只是将调幅信号的包络线解调出来，但不具有鉴相选频特性。相敏检波电路除了输入调幅信号外，还需输入一个参考信号，一般选用载波信号来做参考信号；而包络检波则不是将调幅信号输入，进行解调。

5、图3所示电路为无限增益多路反馈型滤波电路还是压控电压源型滤波电路？若

根据此电路结构构成一低通滤波电路，

Y 1—Y 5应分别选用何种RC 元件？

答：此电路为无限增益多路反馈滤波电路，若要构成低通滤波电路，Y 1，Y 2，

t )

Y 3应为电阻，Y 4，Y 5应为电容。

二、分析题

1、图4为一单稳辨向电路，输入信号A 、B 为相位差90?的方波信号，分析其辨向原理，并就A 导前B 90?及B 导前A 90?的情况，画出A '、U o1、U o2的波形。（8分）

答：该电路根据A ，B 相位相对导前、滞后的关系实现辨向。

A 导前

B 90?时，U o1有输出，U o2输出为0 B 导前A 90?时，U o1输出为0，U o2有输出 由此可实现辨向

2、试述图6a 所示检波电路的工作原理？电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系，阻值关系如何？写出输出u o 与输入u s 之间的关系式？若U c 与u s 的波形如图6b 所示，请画出在不接电容C 的情况下u o 的波形及接上电容C 后u o 的波形。

G5

o1

o2

图4

A B

A'

B''

A '

B '

U o1 U o2

当U c =“1”时，V 2导通，V 1截止，S A U R R U 1

2

-=，此时U s ，U A 同时加在N 2的反向输入端，当不接电容C 时

S S S S A O U R R R R R R U R R U R R R R U R R U R R U )('34

3412'3

43412'3434-?=-?=--

= 当U c =“0”时，V 1导通，V 2截止，U A =0，U s 直接加在N 2的反向输入端，当不

接电容C 时

S O U R R U '3

4

-

= 当3'

32R R =，21R R =时，

若U c =“1”，S O U R R U 3

4

2=

若U c =“0”，S O U R R U 3

4

2-

=

图a 为不接电容C 的情况下u o 的波形；图b 为接电容C 的情况下u o 的波形。

图

a 图b

U c

U c 图6a

试题三

一、图1是什么电路？试述其工作原理。为使其具有所需性能，对电阻值有什么要求？（16分）

图1是同相输入高共模抑制比差动放大电路。由电路可得

1i 121o )1(u R R u +

=， 4

o 2i 32i 1o R u

u R u u -=- 所以 1i 3

4122i 34o )1()1(u R R

R R u R R u +-+

= 因输入共模电压u ic =(u i1 +u i2 ) / 2， 输入差模电压u id = u i2－u i1 ，可将上式改写为 id 3

14234ic 3142o )21(21)1(u R R R

R R R u R R R R u +++-

= 为了获得零共模增益，上式等号右边第一项必须为零，可取

R

R R R R R f

==3421 此时，电路的差动闭环增益为

R

R K f +

=1d

u o

u

图1

这种电路采用了二个同相输入的运算放大器，因而具有极高的输入阻抗。

二、图2是什么电路？试述其工作原理。为使其具有所需性能，对电阻值有什么

要求？（17分）

图2是一种由集成运算放大器构成的全波精密检波电路。在调幅波u s 为正的半周期，由于运算放大器N 1的倒相作用，N 1输出低电平，因此V D1导通、V D2截止，A 点接近于虚地，u A ≈0。在u s 的负半周，有u A 输出。若集成运算放大器的输入阻抗远大于R 2，则i ≈- i 1 。按图上所标注的极性，可写出下列方程组：

1s s

11s iR u u R i u -'='+= s 2u iR u u u u A A '++=+='

s d u K u A '-='

其中K d 为N 1的开环放大倍数。解以上联立方程组得到

u R R K u R R K R R u A )1(1

)]1(1[

2

1d 21d 21s +-++-= 通常，N 1的开环放大倍数K d 很大，这时上式可简化为：

A u R R u 2

1

s -

= 或 s 1

2

u R R u A -

= 二极管的死区和非线性不影响检波输出。

图中加入V D1反馈回路一是为了防止在u s 的正半周期因V D2截止而使运放处于开环状态而进入饱和，另一方面也使u s 在两个半周期负载基本对称。图中N 2与R 3、R 4、C 等构成低通滤波器。对于低频信号电容C 接近开路，滤波器的增益为-R 4/R 3。对于载波频率信号电容C 接近短路，它使高频信号受到抑制。因为电容C 的左端接虚地，电容C 上的充电电压不会影响二极管V D2的通断，这种检波器属于平均值检波器。

为了构成全波精密检波电路需要将u s 通过3

R '与u A 相加，图2中N 2组成相加放大器，取

33

2R R ='。在不加电容器C 时，N 2的输出为： )2

(s 34

o u u R R u A +-

=

三、图3是什么电路？试述其工作原理。（16分）

图3是脉宽调制电路。靠稳压管V S 将输出电压u o 稳定在r U ±。若输出电压为r U ，则它通过V D2和R P1+R P3向电容C 充电，当电容C 上的充电电压r c FU u >时[其中)/(434R R R F +=]，N 的状态翻转，使r o U u -=。r U -通过V D1和R P1+R P2对电容C 反向充电，当电容C 上的充电电压r c FU u -<时，N 再次翻转，使r o U u =。这样就构成一个在r U ±间来回振荡的多谐振荡器。由于在两个半周期通过不同的电阻通道向电容充电，那么两半周期充电时间常数不同，从而输出信号的占空比也随两支充电回路的阻值而变化。图3 中R P2、R P3为差动电阻传感器的两臂，R P2+R P3为一常量，输出信号的频率不随被测量值变化，而它的占空比随R P2、R P3的值变化，即输出信号的脉宽受被测信号调制。

四、图4是什么电路？试述其工作原理。为使其具有所需性能，对电阻、电容值有

什么要求？写出其传递函数、品质因数、固有频率、通带增益。（16分） 图4是一种基于RC 双T 网络的二阶带阻滤波电路，为使其传递函数为

2

02

2

02p )/()

()(ω

ωω+++=

s Q s s K s H

双T 网络必须具有平衡式结构，R R C R R C C R 12312123=++()()，或R 3=R 1//R 2，C 3=

C 1// C 2。一般实用时，电容取值为C C C C 1232===/，在上述条件下，滤波器参数为

R

R K K f

f p 1+

== ω012

1

=

C R R

??

????

+-+=

121f 20

)1(21R R R K C R Q

ω

试题四

一 图1所示电路是什么电路？试述其工作原理。（15分）

图1

图1所示电路是具有高输入阻抗的交流放大电路，由于它的同相输入端接有隔直电容C １的放电电阻(R １＋R 2），因此电路的输入电阻在没有接入电容C ２时将减为(R １＋R 2）。为了使同相交流放大电路仍具有高的输入阻抗，采用反馈的方法，通过电容C ２将运算放大器两输入端之间的交流电压作用于电阻R １的两端。由于处于理想工作状态的运算放大器两输入端是虚短的（即近似等电位），因此R １的两端等电位，没有信号电流流过R １，故对交流而言，R １可看作无穷大。为了减小失调电压，反馈电阻R f 应与(R １＋R 2）相等。这种利用反馈使R 1的下端电位提到与输入端等电位，来减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路。 二 什么是信号调制？在精密测量中为什么要采用信号调制？什么是解调？什么是调幅？什

么是调频？什么是调相？请分别写出调幅、调频、调相信号的数学表达式。（15分） 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器

t )

图4

R o

的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为：

t mx U u c m s cos )(ω+=

调频就是用调制信号x 去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信号x 的线性函数变化。调频信号u s 的一般表达式可写为：

t mx U u )cos(c m s +=ω

调相就是用调制信号x 去控制高频载波信号的相位。常用的是线性调相，即让调相信号的相位按调制信号x 的线性函数变化。调相信号u s 的一般表达式可写为：

)cos(c m s mx t U u +=ω

式中 c ω── 载波信号的角频率；

m U ── 载波信号的幅度； m ── 调制度。

三 图2所示电路是什么电路？试述其工作原理，其参数应怎样选取？。（15分）

图2

为开关式全波相敏检波电路。取R 1= R 2= R 3= R 4= R 5= R 6/2。在U c =1的半周期，T 1导通、T 2截止，同相输入端被接地，u s 从反相输入端输入，放大倍数为13

26

-=+-

R R R 。在U c =0的半周

期，T 1截止、T 2导通，反相输入端通过R 3接地，u s 从同相输入端输入，放大倍数为

133

1

)1(365415=?=+++R R R R R R 。实现了全波相敏检波。

u

四 图3所示电路是什么滤波器？写出其传递函数和通带增益、固有频率、品质因数表达式。

（20分）

图3

图3为无限增益多路反馈高通滤波电路，其传递函数为：

20

02

000//)

//(1)(ω

ωωωω++=

++=

Q s s Q s K s s Q K s H p p

通带增益

1

C C K p -

= 固有频率

12101CC R R =

ω

品质因数 1

122C C CC R Q +=

ω

试题五

一、图1所示电路是什么电路？试述其工作原理。（15分）

图1是斩波稳零集成运算放大器。图中N １为主放大器，N ２为调零放大器，A １、A ２分别为N １、N ２的侧向输入端，S a 1、S a 2和S b 1、S b 2为模拟开关，由内部或外部时钟驱动。当时钟为高电平时，为误差检测和寄存阶段，模拟开关S a 1、S a 2闭合，S b 1、S b 2断开，N 2两输入端被短接，只

o

u U i

图1

有输入失调电压U 0s ２和共模信号U c 作用并输出，由电容C ２寄存，同时反馈到N ２的侧向输入端A ２，此时 2o '

2c 2c 2s 022o U K U K U K U -+= 所以 c '

2

2c 2s 0'

2

2c '

2

2c 2s 0'

2

2o 11U K K U K K U K K U K K U +

≈

++

+=

式中 K ２——运算放大器N ２的开环放大倍数； K c ２——运算放大器N ２的开环共模放大倍数；

K 2＇

——运算放大器N ２的侧向端A ２输入时的放大倍数（K 2＇

>> 1 ）。 也即C ２两端电压U C ２＝U o 2≈（K ２U 0s ２+K c ２U c ）/K 2＇

。

另半周，时钟为低电平时，为校零和放大阶段，模拟开关S a 1、S a 2断开，S b 1、S b 2闭合，输入信号U i 同时作用到N １、N ２的输入端。N ２除输入U i 、U 0s ２和U c 外，在侧向端A ２还作用着U C ２，所以，此时N ２的输出为

++=-++=)()(2s 0i 22C '

2c c22s 0i 22o U U K U K U K U U K U

i 2'

2c 2c 2s 02'2c 2c )(U K K U K U K K U K =+-

由此可见，N ２的失调电压U 0s ２和共模电压U c 在时钟的另半周期全部被消除，达到稳零目的。N ２的输出U o ２通过开关S b2由电容C １寄存，同时还输至N １的侧向输入端A １进行放大，此时主放大器N １的输出U o 为

2o '1c 1c 1s 0i 1o )(U K U K U U K U +++=

式中 K １、K c １——分别为运算放大器N １的开环放大倍数和开环共模放大倍数； U 0s1——运算放大器N １的输入失调电压；

K 1＇

——运算放大器N １由侧向端A １输入时的放大倍数。 将U o ２＝K ２U i 代入上式，则得

c c11s 01i 2'

11o )(U K U K U K K K U +++=

上式中的（K １+K 1＇

K ２）为整个放大器的开环放大倍数，一般设计中可使K 1＇

≈K １，K ２>>1，所以该放大器开环放大倍数近似为K １K ２，电路增益大为提高，可达140～160 dB 。上式中的（K １U 0s １+K c １U c ）为输入失调电压和共模信号产生的误差项，其中失调电压K １U 0s １误差项可等效为输入失调电压U 0s

21

s 02

1s 02'

111s 010s 1K U K U K K K U K U ≈+≈+=

由上式可见，整个集成运算放大器的失调电压为U 0s ，相当于把N １的输入失调电压U 0s １缩小至1/K ２，K ２约100 dB ，则U 0s 可小于1μ

V 。共模信号误差项K c

１

U c 相当于输入端的共模误差

电压U c ′

，即

CMRR U CMRR K U K K U K K K K U K U 'c

1

2c 21c 1c 2

11c 1c c ==≈

+=

' 所以 12CMRR K CMRR =

因此整个集成运算放大器的共模抑制比CMRR 比N １的共模抑制比CMRR １提高了K 2倍。内部的箝位电路是用来防止因强干扰而使输入阻塞。内部调制补偿电路是使放大电路具有较宽的频响特性。

二、什么是包络检波？什么是相敏检波？它们在功能和电路结构上最主要的区别是什么？图

2是什么电路？试述其工作原理。（18分） 调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。包络检波通过对调幅信号进行半波或全波整流实现，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位和频率。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，需采用相敏检波电路。它不仅能鉴别被测参数变化的方向，而且能在一定程度上识别信号和干扰，具有较强的抗干扰能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了需要解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。参考信号应与所需解调的调幅信号具有同样的频率，采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。

图2为一种全波精密检波电路，可用于包络检波和绝对值的计算。图中N 1为反相放大器，N 2

为跟随器。u s >0时，V D1、V D4导通，V D2、V D3截止，u o =u s ；u s <0时，V D2、V D3导通，V D1、V D4截止，取R 1=R 4，s o u u -=，所以s o u u =。为减小偏置电流影响，取R 2=R 1∥R 4，R 3=R 5。

图2

试题六

一、图1所示电路是什么电路？试述其工作原理。（17分）

图1是自动调零放大电路，它又称为动态校零放大电路。图中，运算放大器N １为主放大器，N ２为误差保持电路，N ３组成时钟发生器，N ４为其反相器，N ３、N ４分别用来驱动模拟开关S a 1 、S a 2、和S b 1、S b 2 。当时钟发生器N ３输出高电平，N ４则输出低电平时，模拟开关S a 1 、S a 2接通，S b 1、S b 2断开，电路处于失调调零状态，其误差保持等效电路见图1b ，此时N １输入端无输入信号，只存在失调电压U 0s1，其输出为U o 1，再经N ２放大后由电容C １保持，考虑到N ２的失调电压U 0s ２，电容C １寄存的电压为

U C １＝－（U o 1＋U 0s ２）K ２ U o 1＝（－U os １＋U C １）K １

式中 K １﹑K ２——分别为集成运算放大器N １﹑N ２的开环放大倍数。 由于K １>>1 ,K １K ２>>1 ,所以

os11

2

os 1o 1C U K U U U s ≈-

≈ 由上式可见，电容C １寄存了运算放大器N １的失调电压U 0s １。另半周，时钟发生器N ３输出低电平，N ４输出高电平时，模拟开关S b 1、S b 2接通，S a 1、S a 2 断开，电路进入信号放大状态，其等效电路见图1c ，此时U i 经N １放大后，输出U o 为

o

R 2

图1

测控电路第五版李醒飞第五章习题答案

第五章 信号运算电路 5-1推导题图5-43中各运放输出电压，假设各运放均为理想运放。 (a)该电路为同相比例电路，故输出为： ()0.36V V 3.02.01o =?+=U (b)该电路为反相比例放大电路，于是输出为： V 15.03.02 1 105i o -=?-=-=U U (c)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为反相比例电路可知： ()15.03.0*2/11-=-=o U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有： ()()k U U k U U o 50/10/1o -=--- 于是解得： V 63.0o =U (d)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为同相比例电路可知： ()V 45.03.010/511o =?+=U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有： ()()k U U k U U o 50/10/1o -=--- 于是解得： V 51.0o =U 5-2 11 图X5-1 u

5-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。 （1）推导其输入与输出间的函数关系()4321,,,u u u u f u o =； （2）如果有122R R =、134R R =、148R R =、Ω=k 101R 、Ω=k 20f R ，输入4 321,,,u u u u 的范围是0到4V ，确定输出的变化范围，并画出o u 与输入的变化曲线。 （1）由运放的虚断虚短特性可知0==+-U U ，则有： f R u R u R u R u R u 0 44332211-=+++ 于是有： ??? ? ??+++-=44332211o U R R U R R U R R U R R U f f f f （2）将已知数据带入得到o U 表达式： ()4321o 25.05.02i i i i U U U U U +++-= 函数曲线可自行绘制。 5-4理想运放构成图5-45a 所示电路，其中Ω==k 10021R R 、uF 101=C 、uF 52=C 。图5-54b 为输入信号波形，分别画出1o u 和2o u 的输出波形。 前一级电路是一个微分电路，故()dt dU dt dU C R R i U i i o //*1111-=-=-= 输入已知，故曲线易绘制如图X5-2所示。 图X5-2 后一级电路是一个积分电路，故()??-=-=dt U dt U C R V o o 1122out 2/1 则曲线绘制如图X5-3所示。 图X5-3 /V

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第一章绪论 1-1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-2影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 1-3为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括：（1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等； （5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。 1-4测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同，输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式信号与数字式信号。随着输入信号的不同，测量电路的组成也不同。 图X1-1是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。根据被测量的不同，可进行相应的量程切换。传感器的输出一般较小，常需要放大。图中所示各个组成部分不一定都需要。例如，对于输出非调制信号的传感器，就无需用振荡器向它供电，也不用解调器。在采用信号调制的场合，信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路（常为滤波器），将信号与噪声分离，将不同成分的信号分离，取出所需信号。有的被测参数比较复杂，或者为了控制目的，还需要进行运算。对于典型的模拟式电路，无需模数转换电路和计算机，而直接通过显示执行机构输出，因此图中将模数转换电路和计算机画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号，这时需要模数转换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下，采用计算机。

测控电路李醒飞第五版第二章习题答案

第二章信号放大电路 2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路 称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出 阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入 失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高； ⑨成本低。 2-2 (1)利用一个741 和一只100k 的电位器设计可变电源，输出电压范围为 10V u S 10V ；(2)如果u S 10V 时，在空载状态下将一个1k 的负载接到电压源上时，请问电源电压的变化量是多少？（741 参数：输入阻抗r 2 ，差模增益 d a V mV ，输出阻抗r o 75 ） 200 （1）电路设计如图X2-1 所示： 15V 25k u s I 100k N L 25k R L 15V 图X2-1 （2）由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构，该结构下的输入、输出阻抗为： 5 R r 1 T r 1 a 2 1 2 0 0 0 0V0 V 1 4 1 0 i d d R r 1 T r 1 a 75 1 200000V V 1 0.375m o o o 由上式我们可以看出，电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗，减小了等效输出 阻抗，可以达到阻抗变换的效果。 进一步计算得： I u R 10V 1k 10m L S L u R I 0.375 m10m 3.75 V

S o L 1

测控电路课后答案(张国雄 第四版)第五章

第五章信号运算电路 5-1 图5-37中所示的电路称为放大极性系数电路，试推导出其输出电压U o 与输入电压 U i 的关系表达式。 输出电压U o 与输入电压U i 的关系表达式为： ()i o 2U n nq U ?=5-2 试画出一个能实现()()5i 2i 1i 5i 2i 1i o 5 151 U U U U U U U ′++′+′?+++= ??的加减混合运算电路。 该加减混合运算电路如图X5-1所示。 5-3 在粗糙度的标准中，平均波长a λ定义为a a a /π2?=R λ，现有代表a R 和a ?的电压信号a a ?U U R ，，试设计一电路，使其输出电压代表平均波长a λ 。 图X5-1 图5-37 第五章题1图 U o

a a 134个对数运算电路，其输入分别为代表2π、R a 和Δa 的电压U 2π、U R a 和U Δa 。U A 等于T 1和T 3的-U be 之和，它与)2ln(ln 2ln a a R R ππ?=??成正比，U B 与 -lnΔa 成正比。N 2是指数电路，T 2的-U be 等于U B -U A ，它与a R a ?π2ln 成正比，流经T 2的I a 与 a R a ?π2成正比，从而T 2输出与λa 成正比的电压。5-4图5-38中所示是利用乘法器和运算放大器组成的功率测量电路。设 t U u ωsin 2i =，)sin(2L ?ω?=t I i ，L i Z R <<，Z L 是负载，i R 3和i L 相比可以忽略， 试写出u o 和u i 、i L 的关系式，并证明当u o 经过RC 滤波器)/π2(ω>>RC 后，其平均值 U o 代表有功功率。 a

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一．1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 2影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？ 影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 3为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？ 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括： （1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等；对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等 二．2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配； ②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低 2-7什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？ 有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。应用于要求共模抑制比大于100dB的场合，例如人体心电测量。 2-8 图2-8b所示电路，N1、N2为理想运算放大器，R4=R2=R1=R3=R，试求其闭环电压放大倍数。 由图2-8b和题设可得u01 =u i1 (1+R2 /R1) = 2u i1 , u0=u i2 (1+R4 /R3 )–2u i1 R4/R3 =2u i2–2

测控电路第五版李醒飞第4章习题答案

第四章信号分离电路 4-1简述滤波器功能，按照功能要求，滤波器可分为几种类型？ 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，即对不同频率信号的幅值有不同的增益，并对其相位有不同的移相作用。按照其功能要求，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻与全通五种类型。 4-2按照电路结构，常用的二阶有源滤波电路有几种类型？特点是什么？ 常用的二阶有源滤波电路有三种：压控电压源型滤波电路、无限增益多路反馈型滤波电路和双二阶环型滤波电路。 压控电压源型滤波电路使用元件数目较少，对有源器件特性理想程度要求较低，结构简单，调整方便，对于一般应用场合性能比较优良，应用十分普遍。但压控电压源电路利用正反馈补偿RC网络中能量损耗，反馈过强将降低电路稳定性，因为在这类电路中，Q值表达式均包含-Kf项，表明Kf过大，可能会使Q 值变负，导致电路自激振荡。此外这种电路Q值灵敏度较高，且均与Q成正比，如果电路Q值较高，外界条件变化将会使电路性能发生较大变化，如果电路在临界稳定条件下工作，也会导致自激振荡。 无限增益多路反馈型滤波电路与压控电压源滤波电路使用元件数目相近，由于没有正反馈，稳定性很高。其不足之处是对有源器件特性要求较高，而且调整不如压控电压源滤波电路方便。对于低通与高通滤波电路，二者Q值灵敏度相近，但对于图4-17c所示的带通滤波电路，其Q值相对R，C变化的灵敏度不超过1，因而可实现更高的品质因数。 双二阶环型滤波电路灵敏度很低，可以利用不同端输出，或改变元件参数，获得各种不同性质的滤波电路。与此同时调整方便，各个特征参数可以独立调整。适合于构成集成电路。但利用分立器件组成双二阶环电路，用元件数目比较多，电路结构比较复杂，成本高。 4-3测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式有几种类型？简述这些逼近方式的特点。 测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式可分为巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近与贝赛尔逼近三种类型。 巴特沃斯逼近的基本原则是在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内最为平坦。其特点是具有较为理想的幅频特性，同时相频特性也具有一定的线性度。 切比雪夫逼近的基本原则是允许通带内有一定的波动量ΔKp，故在电路阶数一定的条件下，可使其幅频特性更接近矩形，具有最佳的幅频特性。但是这种逼近方式相位失真较严重，对元件准确度要求也更高。 贝赛尔逼近的基本原则是使相频特性线性度最高，群时延函数τ(ω)最接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小，具有最佳的相频特性。但是这种

测控电路期末试题及答案第二套

测控电路期末试题二以及答案 一、简答题（每小题6分，共48分） 1、什么是自举电路？说明图1所示电路是如何提高放大器的输入阻抗的？ 答：自举电路是利用反馈使电阻两端等电位，减少向输出回路索取电流，而使输入阻抗增大的一种电路。 2 2121R u u R u i i i i o i -- = -= 31R u R u o i -=∴ 3 122R u R u o o -= i o o i u u u u 22 1 22=?= ∴ i i i u R R R R R u R u i 211221-=-= ∴ 1 221R R R R i u R i i -== 当21R R =时，输入回路阻抗无穷大，达到了提高放大器输入阻抗的目的。 2、如图2所示电路，N 1、N 2、N 3工作在理想状态，R 1=R 2=200K Ω，R P =20K Ω，R 3=R 4=10K Ω，R 5=R 6=20K Ω，试求该电路的差模增益。 解： R o i P i i i o I R u u R u u R u u =-=-=-1 1 112222 )(12111i i P i o u u R R u u -- =∴ 21212)(i i i P o u u u R R u +-= u i

135316642o o o o u R R R u u R R R u +?+-=?+ 5 31 536426R R u R u R R R u R o o o ++=+ 43R R = 65R R = ))(1()(122 1351235i i P o o o u u R R R R R u u R R u -++=-= ∴ 42)20 22001(1020)1(213512=?+?=++=-= ∴P i i o d R R R R R u u u k 3、什么是隔离放大电路？就一种隔离方式简述其工作原理。 答：隔离放大电路是一种测量用的电路，它的输入，输出，隔离电路之间没有直接的电路耦合，即输入、输出没有公共接地端。 输入信号经放大进入耦合器，使LED 导通，通过光电耦合器件（晶体管）转换为电压或电流信号，经放大输出。 4、相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与电路构成上主要有哪些区别？ 答：相敏检波电路可以鉴别调幅信号与载波信号之间的相位关系，还可选频；而包络检波只是将调幅信号的包络线解调出来，但不具有鉴相选频特性。相敏检波电路除了输入调幅信号外，还需输入一个参考信号，一般选用载波信号来做参考信号；而包络检波则不是将调幅信号输入，进行解调。 5、180?导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？ 答：180?导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠换流。即每一相上、下桥臂主晶闸管交替导通时，须经过短暂的全关断状态，以保证可靠换流。 6、PWM 控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？ 答：PWM 控制电路在双极式工作时不会发生电流断续现象。因为双极式电路中的四个大功率晶体管分为两组，同一组中的两个晶体管同时导通，关断，每一组晶

测控电路李醒飞习题答案

第三章 信号调制解调电路 3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。 3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？ 调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。 3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。 调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为： t mx U u c m s cos )(ω+= 式中 c ω──载波信号的角频率； m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。 图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。

测控电路课后答案(张国雄 第四版)

第一章绪论 1-1为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？ 为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。 生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。 产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。越是柔性的系统就越需要检测。没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。 1-2试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。 为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案，而这依赖于光刻的精确重复定位，依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行，都需要靠精密测量与控制保证它们轨道的准确性。 一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器，对点火时间、燃油喷射、空

测控电路6习题答案

第六章信号转换电路 6-1 常用的信号转换电路有哪些种类？试举例说明其功能。 常用的信号转换电路有采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。 采样/保持（S/H）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。 模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它。 V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。广泛地应用于调频、调相信号的解调等。 V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。I/V（电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置。 在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，为此要使用模/数转换器（简称A/D转换器或ADC）。相反，经计算机处理后的信号常需反馈给模拟执行机构如执行电动机等，因此还需要数/模转换器（简称D/A转换器或DAC）将数字量转换成相应的模拟信号。 6-2 试述在S/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。 选择要求如下： 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。

测控电路复习习题及答案

试题一答案 一、选择题 1．右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i 为 A. 0 B. u i /10kΩ C. u i /20kΩ D. u i /30kΩ （ C ） 2．右图所示电路的输出电压为 A. )1/(δδ+=i o u u B. )1/(δδ+-=i o u u C. )1/(δδ-=i o u u D. )1/(δδ--=i o u u （ D ） 3．公式2 022 02) ()(ωαωω+++=S S S K S H P 为 A. 二阶有源低通滤波器的传递函数 B. 二阶有源高通滤波器的传递函数 C. 二阶有源带通滤波器的传递函数 D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数 （ D ） 4．一个10bit 逐次逼近A/D 转换器，其满量程电压为10V, 若模拟输入电压V 1=i u ,其数字输出量的数值为 u i

A. 0001100101 B. 0001100110 C. 0001000110 D. 0001010101 ( B ) 5．在相位跟踪细分电路中，相位基准 A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数 B. 是反馈环节，但不是细分机构 C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节 D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A ) 6．右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的 A. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管 各导通1200 B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600 C. 各相之间相位差为1200 D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ） 7．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是 A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压 B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压 C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压

测控电路课后习题汇总

习题参考答案 （时间仓促，难免有误，请指正，谢谢！） 1-3试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。 为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案，而这依赖于光刻的精确重复定位，依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行，都需要靠精密测量与控制保证它们轨道的准确性。 一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器，对点火时间、燃油喷射、空气燃料比、防滑、防碰撞等进行控制。微波炉、照相机、复印机等中也都装有不同数量的传感器，通过测量与控制使其能圆满地完成规定的功能。 1-4测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-5影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？ 影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 1-7为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？ 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括： （1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等； （5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、

测控电路-第2套试题-答案版

《测控电路》试题(A 卷)答案-第2套 考试说明：本课程为闭卷考试，答案一律答在后面得答题纸上，答在其它地方无效，可携带 计算器 。 一、填空题：（每题1分，共25分，将答案写在答题纸上） 1、测控系统由 传感器 、 测量和控制电路 和 执行机构 三部分组成。 2、对测控电路的主要要求是 精度高 、 响应快 、 转换灵活 和 可靠性与经济性 。 3、反相放大电路的优点是 性能稳定 ，缺点是 输入阻抗低 。 4、电荷放大电路是一种 输出电压 与 输入电荷 成比例关系的测量放大电路。 5、为了使检波电路具有判别信号 相位 和 频率 的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏 检波电路。 6、调频就是用 调制信号x 去控制 高频载波 信号的频率。 7、脉冲调制是指用脉冲作为 载波信号 的调制方法。 8、测控系统中信号滤波常用的三种逼近方法为： 巴特沃斯逼近 、切比雪夫逼近 、贝赛 尔逼近 。 9、电压比较器是一种 电压 - 开关信号 转换器。 10、V/f (电压/频率)转换器能把 输入信号电压 转换成相应的 频率信号 ，故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。 11、继电器是 控制 和 保护 线路中广泛应用的一种自动控制电器。 二、概念题（每题3分，共15分） 1. 测量放大电路：在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号 的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。 2. 隔离放大电路：隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信 号在传输过程中没有公共的接地端。 3. 信号调制及解调：调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称 得分 阅卷教师 得分 阅卷教师

测控电路期末考试试题一答案

测控电路期末考试试题一 （广石化） 试题一答案 一、选择题（每小题2分，共20分） 1． 右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i 为 A. 0 B. u i /10k Ω C. u i /20k Ω D. u i /30k Ω （ C ） 2． 右图所示电路的输出电压为 A. )1/(δδ+=i o u u B. )1/(δδ+-=i o u u C. )1/(δδ-=i o u u D. )1/(δδ--=i o u u （ D ） 3．右图所示电路中的R 为电感传感器，当对被测量进行测量时，该电路输出为 A. 调幅信号 B. 调相信号 u i T

C. 调频信号 D. 调宽信号 （ B ） 4．公式2 022 02) ()(ωαωω+++=S S S K S H P 为 A. 二阶有源低通滤波器的传递函数 B. 二阶有源高通滤波器的传递函数 C. 二阶有源带通滤波器的传递函数 D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数 （ D ） 5．右图所示电路的输入信号 u i 是代表测量振动幅值的交变信号，该电路可实现 A. 负峰值运算 B. 正峰值运算 C. 峰峰值运算 D. 绝对值运算 （ A ） 6．一个10bit 逐次逼近A/D 转换器，其满量程电压为10V, 若模拟输入电压V 1=i u ,其数字输出量的数值为 A. 0001100101 B. 0001100110 C. 0001000110

D. 0001010101 ( B ) 7．在相位跟踪细分电路中，相位基准 A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数 B. 是反馈环节，但不是细分机构 C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节 D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A ) 8．右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的 A. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管 各导通1200 B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600 C. 各相之间相位差为1200 D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ） 9．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是 A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压 B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压 C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压 D. 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压( B ) 10．晶闸管的关断条件是 A. 阳极接低电平，阴极接高电平

测控电路-第3套试题-答案版

《测控电路》试题(A 卷)答案-第3套 考试说明：本课程为闭卷考试，答案一律答在后面得答题纸上，答在其它地方无效，可携带 计算器 。 一、填空题：（每题1分，共20分，将答案写在答题纸上） 1、测控系统由 传感器 、 测量和控制电路 和 执行机构 三部分组成。 2、对测控电路的主要要求是 精度高 、 响应快 、 转换灵活 和 可靠性与经济性 。 3、测控电路的输入信号主要可分为 模拟信号 和 数字信号 两类。 4、噪声就是干扰有用信号的某种不希望的扰动。通常，把外部来的称为 干扰 ，把内部产 生的称为 噪声 。 5、在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号可以对这三个参数进行 调制，分别称为 调幅 、 调频 和 调相 。 6、滤波器按功能分类，可分为四大类： 低通 、 高通 、 带通 、 带阻 。 7、逆变器是一种将 直流电能 转变为 交流电能 的设备。 二、概念题（每题2分，共10分） 1. 测量放大电路：在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号 的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。 2. 高共模抑制比电路：有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共 模抑制比放大电路。 3. 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的幅值检波（检幅）电路。 4. 电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构 成的电桥都称为电桥放大电路。 5. 调幅、调频、调相、脉冲调宽：调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。调 频就是用调制信号x 去控制高频载波信号的频率。调相就是用调制信号x 去控制高频载波信号的相位。脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。 三、问答题（每题4分，共20分）

测控电路2009A试题及答案

河北工程大学 2008 ~ 2009 学年第 二 学期期 考试试卷 （ A ）卷 一、简答题（50分） 1、影响测控电路精度的主要因素有哪些？（8分） 2、什么是隔离放大电路？画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理。（10分） 3、什么是电磁兼容性，抑制电磁干扰的措施有哪些。（6分） 4、如图所示电路为何种类型的二阶滤波电路？如果想构成二阶高通滤波电路，Y1~Y5的RC 元件该如何选取？写出该二阶高通滤波电路的传递函数。（10分） 5、相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与电路构成上主要有哪些区别？（6分） t )

6、试述在S/H 电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。(6) 7、简述A/D 转换器的分辨率和转换时间两个性能指标的概念。（4分） 二、计算题（38分） 1、如图所示电路为何种放大电路？写出输出电压u o 与输入电压u i1、u i2之间的关系式。（10分） 2、试述下图开关式全波相敏检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系？并说明其阻值关系。(10分) u i1 u i2 u o1 u o2 R 1100k Ω R 0 10k Ω R 2 100k Ω R 3 20k Ω R 4 20k Ω R 6 100k Ω u o R 5 100k Ω ∞ + - + N 1 I R ∞ - + + N 2 ∞ - + + N 3

3、下图所示的积分电路中， 若U i 为占空比1:1的方波信号，其幅值为±2V ，周期为20ms ，试画出相应的U o 波形图。设t=0时，U o =0， R1=R2=10k Ω，C T =1μF 。（10分） 4、如果要求一个D/A 转换器能分辨5mV 的电压，设其满量程电压为10V ，试问其输入端数字量要多少数字位。（8分） 三、综合题（12分） 下图所示电路是什么电路？试述其工作原理（画出波形图和输出特形图），它的工作范围多大，精度受什么因素影响？ C P U s 计 数器 锁存器 延时 时钟脉冲 D G2 U o 锁存指令 清零 U c D G1 = 1 & N

测控电路李醒飞第五版第二章习题答案

第二章 信号放大电路 2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。 2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源，输出电压范围为1010S V u V -≤≤； (2)如果10S u V =时，在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时，请问电源电压的变化量是多少？（741μA 参数：输入阻抗2d r =MΩ，差模增益200a V mV =，输出阻抗75o r =Ω） （1）电路设计如图X2-1所示： 25k 25k 100k L 图X2-1 （2）由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构，该结构下的输入、输出阻抗为： ()()() 5 11212000001410i d d R r T r a V V β?+=+=M Ω?+???M Ω ()))1175120000010.375o o o R r T r a V V m β?+=+=Ω+??Ω 由上式我们可以看出，电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗，减小了等效输出 阻抗，可以达到阻抗变换的效果。 进一步计算得： 10110L S L I u R V k m ?=Ω=A 0.37510 3.75S o L u R I m m V μ??=Ω?A =

测控电路-第5套试题-答案版

《测控电路》试题(A 卷)答案-第5套 考试说明：本课程为闭卷考试，答案一律答在后面得答题纸上，答在其它地方无效，可携带 计算器 。 一、图1所示电路是什么电路？试述其工作原理。（15分） 图1 图1所示电路是具有高输入阻抗的交流放大电路，由于它的同相输入端接有隔直电容C １的放电电阻(R １＋R 2），因此电路的输入电阻在没有接入电容C ２时将减为(R １＋R 2）。为了使同相交流放大电路仍具有高的输入阻抗，采用反馈的方法，通过电容C ２将运算放大器两输入端之间的交流电压作用于电阻R １的两端。由于处于理想工作状态的运算放大器两输入端是虚短的（即近似等电位），因此R １的两端等电位，没有信号电流流过R １，故对交流而言，R １可看作无穷大。为了减小失调电压，反馈电阻R f 应与(R １＋R 2）相等。这种利用反馈使R 1的下端电位提到与输入端等电位，来减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路。 二、什么是信号调制？在精密测量中为什么要采用信号调制？什么是解调？什么是调幅？什么是调频？什么是调相？请分别写出调幅、调频、调相信号的数学表达式。（15分） 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为： t mx U u c m s cos )(ω+= 调频就是用调制信号x 去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信号x 的线性函数变化。调频信号u s 的一般表达式可写为： t mx U u )cos(c m s +=ω 调相就是用调制信号x 去控制高频载波信号的相位。常用的是线性调相，即让调相信号的相位按调制信号x 的线性函数变化。调相信号u s 的一般表达式可写为： )cos(c m s mx t U u +=ω R f u o N 1 ∞ － + + u i R 1 R 2 C 2 C 1

测控电路课后答案

第一章绪论 1-1 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？ 为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。 生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。 产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。越是柔性的系统就越需要检测。没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。 1-2 试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。 为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案，而这依赖于光刻的精确重复定位，依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞