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
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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。

4.包络检波：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。

幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此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。

5. PWM调速：将变压与变频集中于逆变器一起完成，即交流电整流为直流电时电压恒定，然后由逆变器既完成变频又完成变压的控制方式称为PWM调速。

三、问答题（每题4分，共20分）
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1、信号放大电路的基本要求是什么？
答：
①低噪声；
②低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；
③高共模输入范围和高共模抑制比；
④一定的放大倍数和稳定的增益；
⑤线性好；
⑥输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；
⑦足够的带宽和转换速率
2、典型测控电路有哪十一种？
答：
反相放大电路、同相放大电路、差动放大电路、高共模抑制比电路、高输入阻抗电路、低零漂电路、电桥放大电路、电荷放大电路、电流放大电路、增益调整放大电路、隔离放大电路。

3、在测控系统中为什么要采用信号调制？
答：在测控系统中，进入测控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控电路的一项重要任务。

为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，这就是调制的主要
调制还有利于减小漂移的影响，是提高测控系统精度的重要手段。

4、在测控系统中被测信号的变化频率为0-100Hz ，应怎样选取载波信号的频率？应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？
答：为了正确进行信号调制必须要求ωc >>Ω，通常至少要求ωc >10Ω。

这样，解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开，检出调制信号。

若被测信号的变化频率为0-100Hz ，则载波信号的频率ωc >1000 Hz 。

调幅信号放大器的通频带应为900-1100 Hz 。

5、为什么要采用相敏检波？
答：包络检波有两个问题：一是解调是对调幅信号进行半波或全波整流，无法鉴别调制信号的相位。

第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。

对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流。

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。

四、画图题。

（每题5分，共25分）
1、画出模拟式测量电路的基本组成原理框图。

答： 得分 阅卷教师
电路
传 感 器
量程切换电路
放 大
器
解 调 器
信号分离电路
运
算 电
路
模数转
换电路
计 算 机
显示执行机构
振 荡 器 电 源
模拟式测量电路的基本组成
2、画出三运放高共模抑制比放大电路的电路图。

答：
3、画出调幅式信号相加调制电路的电路图。

答：
4、画出微分鉴频电路电路图。

答：
微分 网络 包络 检波器 C1
r
+ -
+ -
+ -
ud us C1 uo us
VD
V RL
C2
+ Ec
-
ie
ic T1
+ ux _ + ux _
+ uc -
VD1
i1
VD2
i2
载波信号
T3
T2
RL
i3
+ uo _
RP 调制信号
R7 RP R8
R3 R4
R6
uo
R5 ∞
- + + N3
ui1
ui2
uo uo2
R1 R0
R2 ∞
+
- + N1
IR
∞
-
+ + N2
5、画出可获得1、10、100十进制增益的电路原理图。

答：
五、计算题（共15分）
（注意：答题时要列出详细运算步骤并计算出中间运算数值和最终计算结果。

）
1、（8分）下图是指数运算电路图，I s —— PN 结的反向饱和电流；U T ——热电压。

试求反馈电流i f 和输出电压u 0 ；并说明如何通过指数、对数运算完成乘、除法的运算。

答：
B E i T
T
f
s s e
e
u u U U i i I I =≈≈ .....................................2分
T
i f s o e
U u R I u -= .....................................2分
21)ln (ln 021u u e u u u ==+ .....................................2分
Rf
if
i
V
ui
uo ∞ -
+
+
N
得分 阅卷教师
2
1)
ln (ln 0
21u u e
u u u ==- .....................................2分
2、（7分）何谓双边带调幅？写出其数学表达式，画出波形
答：假设调制信号x 是角频率为Ω的余弦信号x=X m cos Ωt ，由式us=(U m +m x )cos ωc t 调幅信号可写为：
u s =U m cos ωct+ [mX m cos(ωc +Ω)t + mX m cos(ωc -Ω)t]/2 ...........................2分 它包含三个不同频率的信号: 角频率为ωc 的载波信号和角频率分别为 ωc ±Ω的上下边频信号。

载波信号中不含调制信号x 的信息，因此可以取U m =0，只保留两个边频信号。

这种调制称为双边带调制。

.....................................2分 其数学表达式为：
m m
s c c xm c cos()cos()cos cos 22mX mX u t t U t t ωωω=
++-=ΩΩΩ .....................................2分。