测控电路李醒飞习题答案
测控电路课后答案第六章李醒飞
测控电路课后答案第六章李醒飞1. 简介本文档是为了解答测控电路第六章的课后习题而编写的答案。
本章主要探讨了放大电路和滤波器的相关知识。
通过学习本章内容，我们可以理解放大电路的基本原理和滤波器的工作原理，并能够应用这些知识解决测量和控制系统中的实际问题。
2. 放大电路放大电路是测控电路中常见的一种电路，它用于增加输入信号的幅度。
本章主要介绍了放大电路的基本原理以及常用的放大电路类型。
2.1 放大电路的基本原理放大电路的基本原理是利用放大器将输入信号的幅度增大，使得输出信号能够更好地被测量或控制。
放大电路通常由输入端、输出端和放大器三部分组成。
输入端接收输入信号，放大器对输入信号进行处理，然后将处理后的信号输出到输出端。
2.2 常用的放大电路类型本章介绍了两种常见的放大电路类型：电压放大电路和电流放大电路。
2.2.1 电压放大电路电压放大电路是将输入电压信号放大为更大幅度的输出电压信号。
常见的电压放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
2.2.2 电流放大电路电流放大电路是将输入电流信号放大为更大幅度的输出电流信号。
常见的电流放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
3. 滤波器滤波器是用于将输入信号中的某些频率成分滤去或抑制的电路。
本章主要介绍了滤波器的工作原理和常见的滤波器类型。
3.1 滤波器的工作原理滤波器通过选择适当的电路元件和参数来实现对输入信号的频率成分进行滤波。
根据需要滤除或保留的频率范围，可以设计出不同类型的滤波器。
3.2 常见的滤波器类型本章主要介绍了四种常见的滤波器类型：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
3.2.1 低通滤波器低通滤波器用于将输入信号的高频成分滤除，只保留低频成分。
在测控系统中，低通滤波器常用于滤除噪声信号，使得测量结果更加准确。
3.2.2 高通滤波器高通滤波器用于将输入信号的低频成分滤除，只保留高频成分。
在某些应用中，需要滤除低频干扰信号，以保证测控系统的稳定性。
测控电路课后习题答案(全)
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
积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1-6 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
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 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )–2ui1 R4/R3 =2ui2–2
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。
测控电路第五版李醒飞习题答案
测控电路第五版李醒飞习题答案
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测控电路课后习题答案(全)
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。
测控电路第五版李醒飞第六章习题答案
测控电路第五版李醒飞第六章习题答案习题1题目：请说明比较器的使用场景，并简要描述其工作原理。
回答：比较器是一种常用的测控电路元件，用于比较不同电压的大小。
在测试仪器、自动控制系统等领域广泛应用。
其工作原理如下：比较器有两个输入引脚，一个为非反相输入引脚（+IN），一个为反相输入引脚（-IN）。
比较器会将+IN引脚和-IN引脚的电压进行比较，若+IN引脚的电压高于-IN引脚的电压，则输出高电平；若+IN引脚的电压低于-IN引脚的电压，则输出低电平。
比较器最常用的输出有两种，一种是开关型输出，即输出端口在两个电平之间直接切换；另一种是线性输出，即输出端口按照输入电压的大小动态变化。
比较器可以用于检测控制系统中的阈值触发、电压比较、模拟信号的采样等。
例如，可以使用比较器来检测传感器输出的模拟信号是否超过某个预定的阈值，以便进行相应的控制动作。
题目：请说明模数转换器的分类及其特点。
回答：模数转换器（ADC）是测控电路中常用的一种元件，用于将模拟电压或电流信号转换为数字信号。
根据工作原理的不同，模数转换器可分为两种主要类型：逐次逼近型模数转换器和平行型模数转换器。
逐次逼近型模数转换器通过逐步逼近的方式将模拟信号转换为数字信号。
其工作原理是将一个参考电压与输入信号相比较，产生一个比较结果。
然后，根据该比较结果，逐渐调整参考电压，使其逼近输入信号。
最终，将参考电压的调整过程写入一个二进制数字，从而获得模拟信号的数字表示。
逐次逼近型模数转换器具有较高的精度和灵敏度，但转换速度较慢。
平行型模数转换器是一种通过并行比较的方式将模拟信号转换为数字信号。
它将输入信号与多个比较电压进行比较，然后通过编码器将比较结果转换为数字输出。
平行型模数转换器具有较快的转换速度和较低的功耗，但精度相对较低。
题目：请简述有效位精度和分辨率的计算方法。
回答：有效位精度和分辨率是用来描述模数转换器（ADC）性能的两个重要参数。
有效位精度是指ADC输出数字信号的准确程度，通常以比特数（bit）来表示。
最新测控电路第五版李醒飞第九章习题答案
第九章 逻辑与数字控制电路
9-1 已知某直流电磁阀的驱动电流为6A ，用2mA 的标准TTL 电平实施控制，试
设计一合适的驱动电路。
按照图X9-1组成电路：其中场效应晶体管V 1采用IRF640，耐压200(V)，极限工作电流15(A)；泄流二极管V D 需耐压200(V)，极限工作电流10(A)；箝位二极管V S 的箝位电压为6.8(V)，极限工作电流100(mA)；电阻R 1为510( )，电源E c 按照直流电磁阀的要求取定。
9-2 若图9-4中的负载Z L 是电阻加热器，应在电路中做何改动以便实现不同加热
速度的给定？ 改动后的电路如图X9-2所示。
U i 为控制加热开始和停止的电平信号。
U s 则为5kHz 的矩形波。
通过改变U s 的占空比，可控制V 1的导通角，从而实现不同加热速度的给定。
图X9-1
I L
U i
X9-5 分式
概念
形如（A、B是整式，B中含有字母）的式子叫做分式。
其中A叫做分式的分子，B 叫做分式的分母。
且当分式的分子的次数低于分母的次数时，我们把这个分式叫做真分式；当分式的分子的次数高于分母的次数时，我们把这个分式叫做假分式。
注意：判断一个式子是否是分式，不要看式子是否是的形式，关键要满足：分式的分代数式分类
整式和分式统称为有理式。
带有根号且根号下含有字母的式子叫做无理式。
无理式和有理式统称代数式。
分式的基本性质
分式的分子和分母同时乘以（或除以）同一个不为0的整式，分式的值不变。
用式子表示为：。
测控电路第五版李醒飞第五章习题答案
测控电路第五版李醒飞第五章习题答案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：U 。
1 0.2 0.3V 0.36V(b) 该电路为反相比例放大电路，于是输出为：5 1U o U i - 0.30.15V10 2(c) 设第一级运放的输出为U °1，由第一级运放电路为反相比例电路可知:U o11/2 * 0.3 0.15后一级电路中，由虚断虚短可知， U U 0.5V ，则有：U o U /10k U U o1 /50k于是解得：U o 0.63 V(d) 设第一级运放的输出为U °1，由第一级运放电路为同相比例电路可知:U o11 5/10 0.3 0.45V后一级电路中，由虚断虚短可知，U U 0.5V ，则有:U o U /10k U U o1 /50k于是解得：U o 0.51VOO3Rru-Ruuu u u 5RTRR> I CX)+5-2 试设计一个实现U oU i1 U i2U -R-i51 U i6 U i7 U i8运算的电路。
2图X5-15-3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U。
f U|,u2,u3, u4；(2)如果有& 2R、R3 4R、R4 8R,、R 10k 、R f 20k ，输入u,,u2,u3,u4的范围是0到4V,确定输出的变化范围，并画出u。
与输入的变化曲线。
(1)由运放的虚断虚短特性可知U U 0，则有：U1 U3 U4 U0R1 R2 R3 R4 R f于是有:R f R f R f R fU o —5 —U2 —U3 -UR1 R2 R R4(2)将已知数据带入得到U。
表达式:2U M U i2 0.5U i3 0.25U i4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R R2 100k 、C1 10uF、C2 5uF5-54b为输入信号波形，分别画出U o1和U o2的输出波形。
测控电路课后习题答案(全)
V– LF347
+5V uo
CD4066
V+
R2
ui
R1
图 X2-1
2-4 什么是 CAZ 运算放大器�它与自动调零放大电路的主要区别是什么�何种场合下采用 较为合适� CAZ 运算放大器是轮换自动校零集成运算放大器的简称�它通过模拟开关的切换�使
内部两个性能一致的运算放大器交替地工作在信号放大和自动校零两种不同的状态。它与 自动调零放大电路的主要区别是由于两个放大器轮换工作�因此始终保持有一个运算放大 器对输入信号进行放大并输出�输出稳定无波动�性能优于由通用集成运算放大器组成的 自动调零放大电路�但是电路成本较高�且对共模电压无抑制作用。应用于传感器输出信 号极为微弱�输出要求稳定、漂移极低�对共模电压抑制要求不高的场合。
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。
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 d 2 ，差模增益a 200V .'mV，输出阻抗r。
75 ）（1）电路设计如图X2-1所示：15V25k100k25k15V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：R i r d 1 T r d 1 a 2 1 200000 V, V 1 4 105尺r。
' 1 T r。
• 1 a 75 .' 1 200000V V 10.375m 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 L U S/R L 10V/1k 10mu S RJ L 0.375m 10m 3.75 V2-3在图2-2所示的电路中，已知R i 10k , R2 1 ，并令运算放大器的I B 100n和I OS 30n ，在以下不同情况下，计算输出失调误差U o。
（1）R P 0 ；⑵R P R1PR2；⑶R P R i PR2，并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一；⑷在⑶条件的基础上，使用I OS 3n的运算放大器。
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。
测控电路李醒飞习题答案【范本模板】
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。
图X3—1 双边带调幅信号a) 调制信号 b ） 载波信号 c ） 双边带调幅信号3-4 已知调幅信号表示为u s （t ）=(10+0。
测控电路李醒飞第五版第二章习题答案文件-精选
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da V mV ，输出阻抗r o 75 ）200（1）电路设计如图X2-1 所示：15V25ku sI100kNL25kRL 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 0i d dR r 1 T r 1 a 75 1 200000V V 1 0.375mo 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 10mL S Lu R I 0.375 m10m 3.75 VS o L12-3 在图2-2 所示的电路中，已知R1 10k ，R2 1 ，并令运算放大器的I B 100n 和I OS 30n ，在以下不同情况下，计算输出失调误差u o 。
(1) RP 0 ；(2) R P R1 R2 ；(3) R P R1 R2 ，并且把所有电阻阻值缩小为原来的10 分之一；(4)在(3)条件的基础上，使用I OS 3n 的运算放大器。
测控电路课后习题解答
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，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：噪声与干扰；失调与漂移，主要是温漂；线性度与保真度；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：模数转换与数模转换；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；量程的变换；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。
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。
测控电路第五版李醒飞习题答案
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。
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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。
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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。
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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 15.03.021105i 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 =U5-211图X5-15-3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4321,,,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：fR u R u R u R u R u 044332211-=+++ 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 。
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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。
图X3-1 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-4 已知调幅信号表示为u s (t )=(10+0.5×cos(2π×100t ))cos(2π×104t ) mV ，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。
载波信号频率为104Hz ，调制信号频率为100Hz ，调制度m = 0.5/X m 。
3-5 什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。
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式中 c ω── 载波信号的角频率；m U ── 调频信号中载波信号的幅度； m ── 调制度。
图X3-2绘出了这种调频信号的波形。
图a 为调制信号x 的波形,它可以按任意规律变化; 图b 为调频信号的波形,它的频率随x 变化。
若x =X m cos Ωt ，则调频信号的频率可在m c mX ±ω范围内变化。
为了避免发生频率混叠现象，并便于解调，要求m c mX >>ω。
a)b)c)图X3-2 调频信号的波形 a) 调制信号 b) 调频信号3-6 什么是调相？请写出调相信号的数学表达式，并画出它的波形。
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 ── 调相信号中载波信号的幅度； m ── 调制度。
图X3-3绘出了这种调相信号的波形。
图a 为调制信号x 的波形，它可以按任意规律变化；图b 为载波信号的波形，图c 为调相信号的波形，调相信号与载波信号的相位差随x 变化。
当0<x 时，调相信号滞后于载波信号。
0>x 时，则超前于载波信号。
图X3-3 调相信号的波形a) 调制信号 b) 载波信号 c) 调相信号u a)b)a)b) c)u u3-7 什么是脉冲调宽？请写出脉冲调宽信号的数学表达式，并画出它的波形。
脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。
在脉冲调制中具有广泛应用的一种方式是脉冲调宽。
脉冲调宽的数学表达式为：mx b B +=式中b 为常量，m 为调制度。
脉冲的宽度为调制信号x 的线性函数。
它的波形见图X3-4，图a 为调制信号x 的波形，图b 为脉冲调宽信号的波形。
图中T 为脉冲周期，它等于载波频率的倒数。
图X3-4 脉冲调宽信号的波形 a) 调制信号波形 b) 调宽信号波形3-8 为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？ 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。
在将测量信号调制，并将它和噪声分离，再经放大等处理后，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。
通过调制，对测量信号赋以一定的特征，使已调信号的频带在以载波信号频率为中心的很窄的范围内，而噪声含有各种频率，即近乎于白噪声。
这时可以利用选频放大器、滤波器等，只让以载波频率为中心的一个很窄的频带内的信号通过，就可以有效地抑制噪声。
采用载波频率作为参考信号进行比较，也可抑制远离参考频率的各种噪声。
3-9 为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？为了提高测量信号抗干扰能力，常要求从信号一形成就已经是已调信号，因此常常在传感器中进行调制。
3-10 请举若干实例，说明在传感器中进行幅值、频率、相位、脉宽调制的方法。
图X3-5为通过交流供电实现幅值调制的一例。
这里用4个应变片测量梁的变形，并由此确定作用在梁上的力F 的大小。
4个应变片接入电桥，并采用交流电压U 供电。
设4个应变片在没有应力作用的情况下它们的阻值R1=R2=R3=R4=R ，电桥的输出)(443210RR R R R R R R U U ∆-∆+∆-∆=实现了载波信号U 与测量信号的相乘，即幅值调制。
a)b)图X3-5 应变式传感器输出信号的调制图X3-6是在传感器中进行频率调制的例子。
这是一个测量力或压力的振弦式传感器，振弦3的一端与支承4相连，另一端与膜片1相连接，振弦3的固有频率随张力T 变化。
振弦3在磁铁2形成的磁场内振动时产生感应电势，其输出为调频信号。
图X3-6 振弦式传感器图X3-7是在传感器中进行相位调制的例子。
在弹性轴1上装有两个相同的齿轮2与5。
齿轮2以恒速与轴1一起转动时，在感应式传感器3和4中产生感应电势。
由于扭矩M 的作用，使轴1产生扭转，使传感器4中产生的感应电势为一调相信号，它和传感器3中产生的感应电势的相位差与扭矩M 成正比。
图X3-7 感应式扭矩传感器图X3-8是在传感器中进行脉冲宽度调制的例子。
由激光器4发出的光束经反射镜5与6反射后，照到扫描棱镜2的表面。
棱镜2由电动机3带动连续回转，它使由棱镜2表面反射返回的光束方向不断变化，扫描角θ为棱镜2中心角的2倍。
透镜1将这一扫描光束变成一组平行光，对工件8进行扫描。
这一平行光束经透镜10汇聚，由光电元件11接收。
7和9为保护玻璃，使光学系统免受污染。
当光束扫过工件时，它被工件挡住，没有光线照到光电元件11上，对应于“暗”的信号宽度与被测工件8的直径成45正比，即脉冲宽度受工件直径调制。
图X3-8 用激光扫描的方法测量工件直径3-11 用电路进行幅值、频率、相位、脉宽调制的基本原理是什么？在电路进行调制的基本原理是用测量信号u x 去控制（改变）载波信号幅值、频率、相位或脉宽，就可以实现调制只要用乘法器将测量信号（调制信号）u x 与载波信号u c 相乘，就可以实现调幅。
用调制信号去控制产生载波信号的振荡器频率，就可以实现调频。
用调制信号与锯齿波载波信号进行比较，当它们的值相等时电压比较器发生跳变，电压比较器的输出就是调相信号。
利用调制信号去改变方波发生器的脉宽就可以实现脉宽调制。
3-12 什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形。
可以假设调制信号x 为角频率为Ω的余弦信号x =X m cos Ωt ，当调制信号x 不符合余弦规律时，可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。
在信号调制中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。
调幅信号可写为：tmX t mX t U tt mX t U u )Ωcos(2)Ωcos(2cos cos Ωcos cos c mc m c m c m c m s -+++=+=ωωωωω 它包含三个不同频率的信号: 角频率为c ω的载波信号U m cos ωc t 和角频率分别为ωc±Ω的上下边频信号。
载波信号中不含调制信号，即不含被测量x 的信息，因此可以取U m =0，即只保留两个边频信号。
这种调制称为双边带调制，对于双边带调制。
t t U t t mX t mX t mX u x c m c m c mc m s cos cos cos cos )cos(2)cos(2ωωωωΩΩΩΩ==-++=双边带调制的调幅信号波形见图X3-9。
图a 为调制信号，图b 为载波信号，图c 为双边带调幅信号。
图X3-9 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-13 已知载波信号为u c (t )=5cos(2π×105t ) mV ，调制信号为x (t )=3cos(2π×103t ) mV ，调制度m =0.3，绘制调幅信号一般形式、双边带以及单边带调幅信号的波形及频谱。
()()00055353()cos cos cos cos cos cos()cos()220.330.335(210)cos 210210cos 21021022s m c m c m c m mm c c c u U mx ωtU ωt mX Ωt ωtmX mX U ωt ωΩt+ω-Ωt=cos t t t=+=+⋅=++⨯⨯π⨯+π⨯+π⨯+π⨯-π⨯ 波形如图X3-10所示。
531010-(Hz)531010+u s5V5.9V4.1V510幅信号一般形式0.9V-0.9V531010-531010+双边带调幅信号单边带调幅信号图X3-10 双边带调幅信号3-14 在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz ，应当怎样选取载波信号的频率？应当怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？为了正确进行信号调制必须要求ωc>>Ω，通常至少要求ωc>10Ω。