测控电路考试试题一答案

一、简答题
1、影响测控电路精度的主要因素有哪些？
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。

2、什么是自举电路？说明右图所示电路是如何提高放
大器的输入阻抗的？ 自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。

U 02=-2R 1u 0/R 3 I 1=u i /R 1 U 0=-R 3u i /R 1 I 2=(u 02-u i )/R 1=I1 I=0，故输入阻抗极大。

3.什么是双边带调幅？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
4、 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）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。

u o
u i 1 2 R 1 i u o2 2R 1 R 3 R 1 ∞ - + + N 1 ∞ - + + R 3 N
光电耦合隔离放大电路是将输入被测信号放大（也可载波调制），并由耦合器中的发光二极管LED转换成光信号，再通过光耦合器中的光电器件（如光敏二极管、三极管等）变换成电压或电流信号，最后由输出放大器放大输出。

5、什么是相敏检波电路？（6分）
包络检波电路两个问题：第一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或者全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位；第二是包络检波电路不具有区分不同载波频率的信号的能力。

相敏检波电路功能：使检波电路具有判别信号和选频的能力。

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，还需要输入一个参考信号。

有了参考信号就可以用他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，采用载波信号或由它获得的信号作为参考信号就能满足这一条件。

相敏检波电路又称为同步检波电路
相敏检波电路原理：讲调制信号Ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带幅值信号Us，将双边带条调幅信号Us再乘以载波信号，经过低通滤波后就可以得到调制信号Ux。

相敏检波电路可以用与调制电路相似的电路来实现。

9、滤波器特性逼近的方法有哪些？简述各自的特点。

（6分）
巴特沃斯逼近：幅频特性在通带内最为平坦，单调变化，但过渡带较大，频率选择性稍差。

切比雪夫逼近：允许通带内有一定的波动量，有幅值失真，但过渡带很窄，频率选择性强。

贝塞尔逼近：侧重于相频特性，通带内相频特性接近于常数。

但频率选择性差。

1、同相、反相放大电路优缺点
反相放大电路的有点是性能稳定，缺点是输入阻抗比较低，但一般能满足大多数场合的要求，因而在电路中应用较多
与反相方达电路相比，同相放大电路具有高输入阻抗，但也有易受干扰的不足
2、调制、解调、包络检波概念
调制：用一个信号（调制信号）去控制另一作为载体的信号（载波信号），让后者的某一参数（幅值、频率、相位、脉冲宽度等）按照前者的值变化
解调：从已调信号中检出调制信号的过程成为解调
包络检波电路：幅值调制就是让已经调制信号的幅值随着调制信号的值变化，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。

这种方法成为包络检波，实现解调的电路叫做包络检波电路
3、调相的概念
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。

线性调相信号Us的一般表达式为Us=Umcos（Wct+mx）式中Wc为载波信号的角频率，Um为调相信号中载波信号的幅度，m为调制度
3、滤波器概念、作用、分类
概念：滤波器是具有频率选择作用的电路或者运算处理系统。

也就是说，滤波器处理可以利用模拟电路实现，也可以利用数字运算处理系统实现
作用：抑制噪声功率、滤除噪声、各种信号的分离，例如讲表面粗糙度信号与波度信号分开，将传输线路中不同信道信号分开，讲调制信号与载波信号分开，提取特定频率成分的信号等。

原理：滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同的频带中时，利用滤波器对不通频率信号具有不通衰减作用的特点，从频率实现信号分离。

分类：
按照处理信号形式不同分为：模拟和数字前者处理连续的模拟信号后者为离散的数字信号按照对不同频率信号的选择作用可以分为：低通（通带从零延伸到某一个规定的上限频率）、高通（通带从某一个规定的下限频率延伸到无穷大）、带通（通带位于两个有限非零的上下限频率之间）、带阻（阻带位于两个有限非零的上下限频率之间）、全通（各种频率的信号都可以通过，但不同频率信号的相位不同的变化，它实际上是一种移相器）滤波器
根据电路组成可以分为：LC无源滤波器、RC无源滤波器、由特殊原件构成的无源滤波器、RC有源滤波器
滤波器还可以按照许多其他不同的特征分类。

滤波器的输出与输入信号电压（或者电流）之间的关系通常用微分方程来描述，根据微分方程的阶数滤波器可以分为一阶、二阶、多阶等。

4、滤波器特性的逼近原则
实践中当电路阶数一定时，人们设计滤波器时候往往侧重于某一方面性能要求与应用特点，选择适当的逼近方法，实现对理想滤波器的最佳逼近
巴特沃斯逼近：这种逼近的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。

切比雪夫逼近：这种逼近方法的基本原则是允许通带内有一定的波动量，故在电路阶数一定的条件下，可以使幅频特性更接近矩形
贝塞尔逼近：这种逼近防范与前两种不通，它主要侧重于相頻特性，其基本原则是使相頻特性线性度最高，群时延函数最接近于常量，从而使相頻特性引起的相位失真最小。

10、采样保持电路的原理、对运放电容等基本要求以及几个参数时间长短说明什么
原理：采样保持电路只要有存储电容C、模拟开关S及输入、输出缓冲放大器等组成。

当控制信号Uc为高电平时,开关S接通，模拟信号ui通过S向C充电，输出电压跟踪输入模拟信号的变化。

当Uc为低电平时，开关S断开，输出电压Uo将保持在模拟开关断开瞬间的
输入信号值。

要求：输入放大器应该是一个具有优良转换速率和稳定电容负载能力的运算放大器，它对ui为高输入电阻，并为开关S和电容C提供极低的输出电阻，使电容C在模拟开关闭合时候尽可能快速的充电，及时跟踪输入ui。

时间长短表示采样保持电路跟踪性能好坏时间越长表示该电路跟踪性能越差
主要参数：
孔径时间Tap是指从发出保持指令的时刻起，直到模拟开关真正断开为止所需要的时间，在孔径时间内，S/H电路的输出热锅跟随输入信号变化，其实际保持值与希望值存在差异，成为孔径误差
下垂率是指由于存储电容的电荷泄漏所引起的输出电压的变化率，输出放大器所需要输入偏置电流是引起下垂的重要因素
模/数转换器在对模拟量转换时，均需要一定的时间，如果在此时间内，输入的模拟信号值是不确定的，则引起输出的不确定误差。

最大误差一定出现在信号斜率最大处。