测控电路李醒飞第五版第三章习题答案
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 信号运算电路习题答案
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 15.03.021105i 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 =U5-2)8i 7i 11U U ++运算的电路。
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。
测控电路李醒飞第五版第二、三、四、五章习题答案
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：()()()511212000001410i d d R r T r a V V β≅+=+=MΩ⨯+⨯≅⨯MΩ()()()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=A0.37510 3.75S o L u R I m m V μ∆≅=Ω⨯A =2-3 在图2-2所示的电路中，已知110R k =Ω，21R =MΩ，并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ，在以下不同情况下，计算输出失调误差o u 。
(1)0P R =；(2)12P R R R =；(3)12P R R R =，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3OS I n =A 的运算放大器。
测控电路课后习题
习题参考答案(时间仓促，难免有误，请指正，感谢！)1-3试从你熟识的几个例子说明测量与掌握技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。
为了加工出所需尺寸、外形的高精度零件，机床的刀架与主轴必需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，还必需严格掌握炉温、送风、冶炼时间等运行规程。
为了做到这些，必需对机器的运行状态进行精确检测，当发觉它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，掌握它，使它按规定的要求运行。
计算机的进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，而这依靠于光刻的精确重复定位，依靠于定位系统的精密测量与掌握。
航天放射与飞行，都需要靠精密测量与掌握保证它们轨道的精确性。
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、防碰撞等进行掌握。
微波炉、照相机、复印机等中也都装有不同数量的传感器，通过测量与掌握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，依据测量与掌握功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能掌握执行机构动作的信号。
在整个测控系统中，电路是最敏捷的部分，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特别关键的作用，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，需要特殊留意？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，需要特殊留意。
1-7为什么说测控电路是测控系统中最敏捷的环节，它体现在哪些方面？为了适应在各种状况下测量与掌握的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、敏捷地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的力量，这些工作通常由测控电路完成。
电路分析邱关源第五版第三章习题解答PPT课件
1 R4
1 R6un2i NhomakorabeaR1
①
R2
i un1
iS1
i
R2 R3
R3
R4 ② i
R6 iS5
R2
1
R3
1 R4
un1
1 R4
un2
iS1
iS5
③
(b)
1 R4
R2
R3
un1
1 R4
1 R6
un2
0
第3页/共6页
P79 3-18（b）列出图示电路的结点电压方程。
3u2
0.5
8
Iα 2.5 Il2
-
14V
2 +
4 15 1.4Iα -
Il1
Il3
Uo
+
第1页/共6页
P77 3-14 用回路电流法求图示电路中Ix及CCVS的功率。
解：
Il1 5 10Il2 10Il3 50 10Ix
20Il1 10Il2 10 10 20Il3 30
Ix Il3
解得 Ix 3A Il2 5A
第6页/共6页
P80 3-21 用结点电压法求图示电路中电压 U 。
解： 选④为参考结点。
Un1 50
1 5
U n1
1 5
1 20
《电路第五版课后习题答案
答案及解析 115答案第一章电路模型和电路定律【题 1】：由 U AB 5V 可得： I AC 2.5A ：U DB0：U S125. V 。
【题 2】： D 。
【题 3】： 300； -100 。
【题 4】： D 。
【题 5】： a ii 1 i 2 ； b uu 1 u 2 ； cu uSi i S R S ； di iS1。
u u SR S【题 6】： 3；-5； -8。
【题 7】： D 。
【题 8】： P US1 50 W ； P US26W ；P US30 ； P IS115 W ； P IS214W ；P IS315W 。
【题 9】： C 。
【题 10】： 3； -3。
【题 11】：-5 ； -13。
【题 12】： 4（吸收）；25。
【题 13】： 0.4。
【题 14】： 3 I123；I1 。
A3【题 15】： I 4 3A ； I 2 3A ； I 3 1A ； I 5 4 A 。
【题 16】： I7 A ；U 35 V ； X 元件吸收的功率为 PUI245W 。
【题 17】：由图可得 U E B4 V ；流过2电阻的电流 I E B 2 A ；由回路 ADEBCA 列 KVL 得U AC 2 3I ；又由节点D 列 KCL 得I CD4 I ；由回路 CDEC 列 KVL 解得； I3 ；代入上式，得 U AC7 V 。
【题 18】：P 1 2 I 1 22 ；故 22I 2 ；P 22I 1I 2； I 1I 2KCL ： 43 I 1；I 1 8 8 ⑴ I 1A ；U S 2I 11 I 1V 或1.6V ；或 I 1I2 。
255⑵ KCL ： 4 3 8A ；U SI 1I 1；I 1。
2 4 V2第二章 电阻电路的等效变换【题 1】： [解答 ]94 A =0 .5 A ； U ab4 8.5 V ；I3 9 I 7Uab66 1.25 W = 7.5 W ；吸I 121.25A ； P收功率 7.5W 。
电路分析邱关源第五版第三章习题解答
Ix Il3
解得 Ix 3A Il2 5A
5A
P 10Ix IP
10Ix Il2 Il1 1035 5
0W
制作群
- +10Ix Il1
20Ω
+
50-V
Il2
10Ω Il3
10Ω
+
-30V
Ix
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P78 3-15（b） 列出图示电路的结点电压方程。
制作群
主 页 总目录 章目录 上一页 下一页 退 出
P80 3-21 用结点电压法求图示电路中电压 U 。
解： 选④为参考结点。
Un1 50
1 5
U
n1
1 5
1 20
1 4
U
n2
1 4
U n3
0
10
Un3 15I I Un2
20
① 5 ② 4 ③
+
I+ +
50V
解得：U Un2 32V
-
20 U 15I
--
制作群
④
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8
Iα 2.5 Il2
-
14V
2 +
4 15 1.4Iα -
Il1
Il3
Uo
+
制作群
主 页 总目录 章目录 上一页 下一页 退 出
P77 3-14 用回路电流法求图示电路中Ix及CCVS的功率。 解： Il1 5
10Il2 10Il3 50 10Ix
数电电子技术第三章习题参考答案
3.16 TTL与非门，计算可驱动多少同样的门 与非门， 与非门 VOH ≥ 3.2V，VOL≤0.4V；IIL≤-1.6mA，IIH≤40uA； ， ； ， ； IOL(max)=16mA,IOH(max)=-0.4mA。 。 （书P121，P133） ， ）
VOL≤0.4V：N1 ≤IOL(max)/|IIL(max)|=10 ： VOH ≥3.2V: N2 ≤ |IOH(max)|/pIIH(max)=5
3.8 画出输出电压波形
Y1=(AB)’(CD)’
D=1 Y2=ABC D=0 Y2为高阻态
《数字电子技术基础》第五版 数字电子技术基础》
3.9 （书P95~96）OD门， ） 门 IOH(max)=5uA,IOL(max)=5.2mA,VOL(max)=0.33V; IIH(max)=1uA,IIL(max)=-1uA;VDD=5V,求RL 求
《数字电子技术基础》第五版 数字电子技术基础》
3.18 万用表测得的电压，万用表内阻为 万用表测得的电压， 5V量程（与非门为 量程（ 电路） 量程 与非门为TTL电路） 电路 （1） vI1悬空； ） 悬空； vI1 （2） vI1接低电平（0.2V）； ） 接低电平（ ）； vI2 （3） vI1接高电平（3.2V）； ） 接高电平（ ）； V 电阻接地； （4） vI1经51 电阻接地； ） 电阻接地。 （5） vI1经10k 电阻接地。 ） （1）vI2≈1.4V ） （2） vI2≈0.2V ） （3） vI2≈1.4V ） （4） vI2≈0V ） （5） vI2≈1.4V ）
Y=AB
Y=A+B
《数字电子技术基础》第五版 数字电子技术基础》
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
测控电路(第5版)第三章习题及答案
a)调制信号b)载波信号c)双边带调幅信号
3-37已知调幅信号表示为us(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。
3-21从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许
多相似之处？它们又有哪些区别？
3-22试述图3-16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。
图3-16题3-22图
3-23什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位称为鉴相，而对于频率称为选频？
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。
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。
3-7什么是脉冲调宽？请写出脉冲调宽信号的数学表达式，并画出它的波形。
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？
3-9为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？
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。
第三章信号调制要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？
3-2什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？
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。
3-4已知调幅信号表示为us(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。
《测控电路》课后答案+复习重点归纳+3套考题
第一章绪论1、测控系统主要由传感器（测量装置）、测量控制电路（测控电路）、执行机构组成2、测控电路的主要要求：精、快、灵、可靠3、测控电路的特点：精度高、动态性能好、高的识别和分析能力、可靠性高、经济性好4、为了提高信号的抗干扰能力，往往需要对信号进行调制。
在紧密测量中希望从信号一形成就成为已调制信号，因此常在传感器中进行调制。
5用电感传感器测量工件轮廓形状时—这是一个幅值按被测轮廓调制的已调制信号---称为调幅信号6、用应变片测量梁的变形，并将应变片接入交流电桥。
这时电桥的输出也是调幅信号，载波信号的频率为电桥供电频率，电桥输出信号的幅值为应变片的变形所调制。
7、采用光栅、激光干涉法等测量位移时时传感器的输出为增量码信号。
8、增量码信号是一种反映过程的信号，或者说是一种反映变化增量的信号。
它与被测对象的状态并无一一对应的关系。
9、绝对码信号是一种与状态相对应的信号。
10、开关信号可视为绝对码信号的特例，当绝对码信号只有一位编码时，就成了开关信号。
开关信号只有0和1两个状态。
11、控制方式可分为开环控制与闭环控制。
12、闭环控制的特点：它的主要特点是用传感器直接测量输出量，将它反馈到输入端与设定电路的输出相比较，当发现他们之间有差异时，进行调节补充:1、信息时代的标志——高性能计算机的发展，速度和容量为其主要标志2、影响测控电路精度的主要因素有哪些？其中那几个因素是最基本的？（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第二章信号放大电路1、输入失调电压u0s：对于理想运算放大器，输入电压为零，输出电压也必然为零。
然而，实际运算放大器中，前置级的差动放大器并不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为零，这一直流电压称之。
2、零点漂移：失调电压随时间和温度而变化，即零点在变动，称之3、输出失调电压u0=(1+R2/R1)u0s4、输出端产生的失调电压u02=-R2I b1+(1+R2/R1)R3I b2若取R3=R1//R2,则u02=R2(I b2-I b1)=R2I0s I0s称为输入失调电流5、绝大部分的运算放大器都是用于反馈状态6、由于运算放大器通常使用在负反馈状态，本来就有1800的相位差，再加上外接和内部电路的RC网络，有可能出现3600的相位差，使电路振荡。
最新《电路第五版课后习题答案资料
答案第一章电路模型和电路定律【题1 】：由U A B=5V可得：l A c= —2.5 A : U D B=O : U s =12.5 V。
【题2】：D。
【题3】：300；-100。
【题4】：D。
【题5】：(a =片_i2 ；(b )u = q _u2 ；(c)u = U s —(i — i s R s ；(d )i =L (u — u$)。
R s【题6 ］: 3；-5 ；-8。
【题7 ］：D。
【题8 ］：P us1=50W ; P US2=-6W ; P us3=0 ；P IS1=—15W ; R s2 = —14 W ; R s3 = —15W。
【题9］：C。
【题10］：3; -3。
【题11］：-5; -13。
【题12］：4 (吸收);25。
【题13］：0.4。
1【题14］：31 + x 2 =3 ；I =丄A。
3【题15］: I4=3A; l2=—3A; l3=—1A;山二一彳人。
【题16］：I = —7A ; U = —35V ; X元件吸收的功率为P=—Ul=—245W。
【题17］：由图可得U EB=4V ;流过2Q电阻的电流I EB=2A ;由回路ADEBCA列KVL得U AC=2 - 31 ;又由节点D列KCL得I CD=4 - I ;由回路CDEC列KVL解得；1=3 ;代入上式，得U A C = -7 V。
2IP2 =|2 ;【题18］：⑴KCL : 4 一^ 二彳丨门l^ 8A; u^2l1-1 I^-V 或16V;或打--丨2。
2 5 5⑵KCL : 4 -I1I1；2l i - -8A ; U s - -24V。
【题6］：［解答］------- ---- SA 2A f］2.5^-------- ----- b【题7 ］:［解答］【题1】：［解答］第二章电阻电路的等效变换I =9 4A =0.5 A；7 3 ，9AeUab —6A11 1.25 A ；2收功率7.5W。
U ab =91 亠4= 8.5 V ；P =6 1.25 W = 7.5 W ;吸b【题2］：［解答］【题3］：［解答］C。
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。
测控电路李醒飞第五版第三章习题答案
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。
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。
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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测控电路李醒飞第五版第三章习题答案第三章 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。
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；mU── 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。
uOtabc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。
x tO Otu s a)b)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3-7 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tta bc u u φo ox Bt t a bx T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。
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l R 1R 3FR RU UR 3Rh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13 24 5M124 3567 9 118 Mθ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stO0.9V-0.9V531010-531010+0.45V0.45V双边带调幅信号t531010± f (Hz)0.45Vu s0.45V-0.45V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。