第四章信号分离电路解读
电赛分离电路
电赛分离电路1. 什么是分离电路分离电路是指将输入信号分离成多个输出信号的电路。
在电赛中，分离电路常用于将复杂的输入信号分解成多个简单的信号，以便进行后续的处理和分析。
分离电路广泛应用于通信、控制、测量等领域。
2. 分离电路的原理分离电路的原理是基于信号的频率和幅度差异进行信号分离。
常见的分离电路有滤波器、放大器、混频器等。
2.1 滤波器滤波器是一种能够选择特定频率范围内信号的电路。
根据滤波器的特性不同，可以将输入信号中的高频、低频或带通信号分离出来。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
2.2 放大器放大器是一种能够放大信号幅度的电路。
通过放大器，可以将输入信号的幅度放大到适合后续处理的范围，同时也可以将不同幅度的信号分离开来。
常见的放大器有运放放大器、功放放大器等。
2.3 混频器混频器是一种能够将不同频率的信号进行混合的电路。
通过混频器，可以将输入信号中的不同频率分离出来。
常见的混频器有乘法混频器、加法混频器等。
3. 分离电路的应用分离电路在电赛中有着广泛的应用。
3.1 通信领域在通信领域中，分离电路常用于解调和调制信号。
通过分离电路，可以将调制后的信号分离成原始信号和调制信号，以便进行信号处理和传输。
3.2 控制领域在控制领域中，分离电路常用于信号的处理和分析。
通过分离电路，可以将复杂的输入信号分解成多个简单的信号，以便进行控制和监测。
3.3 测量领域在测量领域中，分离电路常用于测量信号的分析和处理。
通过分离电路，可以将输入信号中的干扰信号和噪声信号分离出来，以便进行准确的测量和分析。
4. 分离电路的设计与实现分离电路的设计与实现需要考虑多个因素，如输入信号的频率范围、幅度范围、分离的精度要求等。
4.1 设计步骤分离电路的设计步骤包括需求分析、电路选择、电路设计、电路实现和测试验证等。
1.需求分析：明确分离电路的输入信号特性和分离要求，确定所需的分离电路类型和参数。
2.电路选择：根据需求分析结果，选择合适的滤波器、放大器、混频器等电路。
电路分析基础第5版第4章 分解方法及单、双口网络
9V
4Ω 3
I1
应用举例
例1：求图示电路中各支路电流。
解： 将3Ω电阻用电流源置换
I3 = 2.7
I1
9 4
1 2
0.9
2.7
A
I2
9 4
1 2
0.9
1.8
A
I4
I5
1 2
I3
0.45
A
I1
2
+
9V
I3 3
2
2
I2
I4
4- 3
2 I5
I1
0.9A I3
2
+
9V
2
I2
2 2
I4
I5
结论：置换后对其他支路没有任何影响。
电压u =α和端口电流i =β，则N2 (或N1)可用一个电压为 α 的电
压源或用一个电流为 β 的电流源置换 ，置换后对 N1 (或N2 ) 内各支路电压、电流没有影响。
i=β
N1
+
u=α
N2
i=β
+
N1
α
N1
+ u=α
β
置换定理适用于线性和非线性电路。
二. 置换的实质
置换：如果一个网络N由两个单口网络组成，且已
联立(1)、(2)，解得 u=12V， i=－1A
用12V电压源置换N1，可求得 i1
用－1A电流源置换N2，可求得 u2=12V
[例]求上一例题中N1和N2的等效电路
0.5i1
6Ω
i
5Ω i1
+
+ 10Ω 1A
12V u
- -2
+
分离信号电路实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解分离信号电路的基本原理和组成。
2. 掌握同步分离电路和色同步分离电路的工作原理。
3. 通过实验验证分离信号电路的性能，提高实际操作能力。
二、实验原理分离信号电路主要用于从复合信号中提取出所需的有用信号。
在彩色电视信号中，包含行同步、场同步和色同步信号。
同步分离电路的作用是将行同步、场同步信号从彩色全电视信号中分离出来，而色同步信号则需要通过专门的色同步分离电路进行提取。
三、实验仪器与设备1. 实验平台：数字示波器、彩色电视信号发生器、信号源、同轴电缆等。
2. 电路元件：二极管、电容、电阻、运算放大器等。
四、实验步骤1. 搭建同步分离电路（1）按照电路图连接好同步分离电路，包括二极管、电容、电阻等元件。
（2）调整电容C1的值，观察行同步、场同步信号是否被有效分离。
（3）调整电容C2的值，观察分离出的行同步、场同步信号是否稳定。
2. 搭建色同步分离电路（1）按照电路图连接好色同步分离电路，包括二极管、电容、电阻、运算放大器等元件。
（2）调整电容C1的值，观察色同步信号是否被有效分离。
（3）调整电容C2的值，观察分离出的色同步信号是否稳定。
3. 实验验证（1）将彩色电视信号发生器输出的彩色全电视信号输入到同步分离电路中，观察行同步、场同步信号是否被有效分离。
（2）将彩色电视信号发生器输出的彩色全电视信号输入到色同步分离电路中，观察色同步信号是否被有效分离。
（3）使用数字示波器观察分离出的行同步、场同步和色同步信号，记录其波形、幅度和频率等参数。
五、实验结果与分析1. 同步分离电路通过调整电容C1和C2的值，成功从彩色全电视信号中分离出行同步和场同步信号。
分离出的行同步信号频率约为15.625kHz，场同步信号频率约为50Hz。
波形稳定，无明显失真。
2. 色同步分离电路通过调整电容C1和C2的值，成功从彩色全电视信号中分离出色同步信号。
分离出的色同步信号频率约为3.58MHz，幅度约为1V。
第4章 信号分离电路
4.1.1 滤波器的类型
A(ω) ω∆KpKpOA(ω) ω
∆Kp
Kp
ωpωc ωr
ω
A(ω) ω ∆Kp
Kp
O
ωr ωc ωp
高通
ω
低通
A(ω) ω
∆Kp
Kp
O
ωr1
ωc1 ωp1 ωp2 ωc2
ωr2 ω
O
ωp1 ωc1 ωr1 ωr2 ωc2 ωp2 ω
带通
带阻
4.1 滤波器基本知识
4.1.2 模拟滤波器的传递函数与频率特性 4.1.2.1 模拟滤波器的传递函数
三种巴特沃斯低通滤波器频率特性 图4-7 三种巴特沃斯低通滤波器频率特性
4.1.4 滤波器特性的逼近
α 4.1.4.2 切比雪夫逼近： = 0.75~1.3 < 2, ∆KP ≠ 0 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
△Kp。其幅频特性为
α 4.1.4.3 贝赛尔逼近： = 3 > 2, ∆KP = 0,ϕ(ω) ∝ω 贝赛尔逼近：
f0 1 Q= = ∆f α
带通或带阻滤波器的3dB带宽； 带宽； △f —— 带通或带阻滤波器的 带宽 f0 —— 中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率相等 中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率相等。
4.1.2.3 滤波器的主要特性指标
4. 灵敏度
滤波电路由许多元件构成， 滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会 影响滤波器的性能。 影响滤波器的性能。滤波器某一性能指标 y 对某一元件参数 x 变化的灵敏度记作 S xy ，定义为： 定义为：
1 lg(ω/ω0)
-1 Q=1 Q=0.5
(完整版)测控电路课后习题答案
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）。
测控电路基础概念总结
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。
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。
信号分离电路
-31-
几种逼近方法的对比(续)
▪ 三种二阶低通波器的单位阶跃响应
uo(t)/ui 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
0
321
2
4
6
8 t/t0
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-32-
4.2 RC有源滤波电路
特点:
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-33-
4.2.1 一阶滤波电路
,应用广泛.
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-34-
4.2.2 压控电压源型滤波电路
R04
∞ -
+ + N1
R03
C1
R1
∞ -
+
+ N2
C2
R05
R2
∞ -
R06
+
+ N3
R07
ux(t)
R0 ∞
+
+ N4
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-47-
4.2.5 有源滤波器设计
▪ 重点讨论压控电压源、无限增益多路反馈型与双二阶这三 种二阶有源滤波电路。
▪ 有源滤波器的设计主要包括以下四个过程：
1,确定传递函数 2,选择电路结构 3,选择有源器件 4,计算无源元件参数
▪ 这种逼近方法的基本原则:是允许通带内有一定的波动量 △Kp,故在电路阶数一定的条件下,可使其幅频特性更接近 矩形.其幅频特性为
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切比雪夫逼近(续)
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-27-
切比雪夫逼近(续)
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-28-
P107,表4-1(部分)
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• 分析:
A 1.0
测控电路_复习
第一章 绪论
第一节 第二节 第三节 第四节 测控电路的功用 对测控电路的主要要求 测控电路的输入信号与输出信号 测控电路的类型与组成
第五节
测控电路的发展趋势
本章基本概念
1.
对测控电路的主要要求（精度高；高的输入阻抗和低的输出阻抗； 响应速度快和动态失真小；转换灵活；可靠性与经济性）； 影响测控电路精度的主要因素（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）；
基本微分电路的微分方程、微分器的阶跃相应；
二、推导、分析和计算
练习：5-1，5-2，5-3，5-4
第五章
信号运算电路
三、推导、分析和计算
5-2.试设计一个能实现加减混合运算的电路。
1 1 U o U i1 U i 2 U i 5 U i1 U i2 U i3 5 5
6-1 常用的信号转换电路有哪些种类？试举例说明其功能。
答：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。 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。 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。 V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。 模/数转换器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）。
《信号分离电路》课件
应用场景介绍
通信系统
信号分离电路在通信系统 中的应用可以减少信号间 的干扰，提高信号传输质 量。
音频处理
在音频处理中，信号分离 电路可以帮助我们分离不 同乐器的声音，实现更好 的音频效果。
信号处理
信号处理领域中，信号分 离电路能够提取出特定的 信号成分，为后续处理提 供基础。
信号分离电路的原理
信号分离电路的原理是基于信号的频率、振幅或相位等属性进行分析和处理。通过滤波器、放大器、混 频器等组件，可以将输入信号进行分离和重构，达到所需的效果。
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设计流程
1
需求分析
确定应用场景和要求，明确信号分离电路的功能和性能需求。
2
电路设计
选择合适的信号分离方法和电路拓扑结构，进行电路设计。
3
元器件选择
根据设计要求选择适合的滤波器、放大器等元器件，并考虑其特性和可用性。
4
电路实现
搭建电路原型并进行实验验证，优化参数和性能。
实例演示
短波接收机
通过信号分离电路，可以将不 同频率的短波信号分离出来， 实现准确的接收和解码。
音频频谱分析仪
使用信号分离电路，可以将音 频信号分离成不同频率段的子 信号，实现精确的音频频谱分 析。
信号处理系统
信号分离电路在信号处理系统 中的应用可以提取不同频率成 分的信号，实现精确的信号处 理和分析。
优势和不足分析
1 优势
2 不足
提高信号清晰度、减少信号干扰、实现有 效信号分析。
设计复杂、需要较高的电路工程技术、可 能存在误差。
总结和展望
信号分离电路是一项重要的技术，可以应用于各种领域，改善信号处理和分 析的效果。未来，我们可以进一步探索新的信号分离方法和电路设计，提高 信号分离的质量和效率。
测控答案(终极版)
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。
2-3 N 1、N 2为理想运算放大器，R 4=R 2=R 1=R 3=R ，试求其闭环电压放大倍数。
由图2-8b 和题设可得u 01 =u i1 (1+R 2 /R 1) = 2u i1 , u 0=u i2 (1+R 4 /R 3 )–2u i1 R 4/R 3 =2u i2–2 u i1=2(u i2-u i1)，所以其闭环电压放大倍数K f =2。
2-9 何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。
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。
应用于传感器的输出阻抗很高（如电容式，压电式传感器的输出阻抗可达108Ω以上）的测量放大电路中。
2-11 线性电桥放大电路中（见图2-14），若u 采用直流，其值Ｕ＝10V ，R 1＝R 3= R ＝120Ω，ΔR ＝0.24Ω时，试求输出电压Ｕo 。
如果要使失调电压和失调电流各自引起的输出小于1mV ，那么输入失调电压和输入失调电流应为多少？由图2-14电路的公式（式2-24）： u R R R R u R R R R R R R u 31231231312o ))(1(+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++= 并将题设代入，可得U o =–U ΔR /(2R )=10mV 。
设输入失调电压为u 0s 和输入失调电流为I 0s ，当输出失调电压小于1mV 时，输入失调电压u 0s ﹤(1×10–3)/ (1+R 2/R 1)=0.5mV ；输入失调电流为I 0s ﹤(1×10–3)/[R 1 (1+R 2/R 1)]=4.17μA 。
测控电路复习重点
图5-9 指数运算电路
Is: PN结的反向饱和电流；UT: 热电压，UT=kT/q；
• 求如所示电路中输出电压uo和u1与u2的关 系式，并说明此电路可实现什么运算。
波形分析例题：由理想运算放大器构成如图4所示组合运算电路。其
中R2=R1=100KΩ, C1=10µF, C2=5µF。输入信号ui如图5所示，要求（ 1）分别计算微分时间常数和积分时间常数；（2）分别画出u01和u0的
书上29,30页
双运放高共模抑制比放大电路
2. 同相串联结构型
ui2
uo1=(1+R2/R1) ui1
(uo1–ui2)/R3= (ui2–uo)/R4
uo=(1+R4/R3) ui2 -(1+R2/R1)(R4/R3)ui1
由于共模电压
ui1
差模电压
uic
1 2 (ui1
ui2 )
uid ui2 ui1
uo
∞ -
R2
R8
R6
+
ui2
+ N2
uo2 R4
图3 三运放高共模抑制比放大电路
解：（1）由于已知
IR
u02 ui2 R2
ui1 u01 R1
ui2 ui1 R0
所以
uo1
(1
R1 Ro
)ui1
R1 Ro
ui 2
, uo 2
(1
R2 Ro
)ui 2
R2 Ro
ui1
∞ +
+ - N2
∞ ++ - N1
第四章 信号分离电路
lg(ω/ω0)
α=2.5 -20 α=1.67 α=1.25 α=0.8 -40 -60 ϕ/(°)
-1 0°
0
α=2.5 -90oα=1.67 α=1.25 α=0.8 -180o
2008年秋季学期
α=0.1 α=0.2 α=0.33 α=0.5
ξ4.1 滤波器基本知识
三、基本滤波器 2、二阶低通滤波器 、 其幅频特性与相频特性为：
2008年秋季学期
授课教师：王 翥
23
第4章 信号分离电路
ξ4.1 滤波器基本知识
三、基本滤波器 2、二阶低通滤波器 、
20lgA/dB 20 0 -20 -40 -60 ϕ/(°) -1 0° 0 α=0.1 α=0.2 α=0.33 α=0.5 1 lg(ω/ω0) α=0.1 0 -1 α=2.5 α=1.67 α=1.25 α=0.8 1 α=0.2 α=0.33 α=0.5 lg(ω/ω0)
2008年秋季学期授课教师：王Fra bibliotek翥21
第4章 信号分离电路
ξ4.1 滤波器基本知识
三、基本滤波器 2、二阶低通滤波器 、 二阶低通滤波器的传递函数的一般形式为：
它的固有频率为ω0=a01/2，通带增益Kp=b0/a0， 阻尼系数为α=a1/ω0。
2008年秋季学期
授课教师：王 翥
22
第4章 信号分离电路
2008年秋季学期
授课教师：王 翥
15
第4章 信号分离电路
ξ4.1 滤波器基本知识
A(ω)
二、模拟滤波器的传递函数与频率特性 K （三）滤波器的主要特性指标 ωω ω O 1、特征频率： 、特征频率： ①通带截频 通带截频fp=ωp/(2π)为通带与过渡带边界点的频率，在该 通带截频 点信号增益下降到一个人为规定的下限。 阻带截频fr=ωr/(2π)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点 ②阻带截频fr=ωr/(2π) 阻带截频 信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。 ③转折频率 转折频率fc=ωc/(2π)为信号功率衰减到约3dB时的频率，在 转折频率 很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。 固有频率f0=ω0/(2π)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频 ④固有频率 固有频率 率，复杂电路往往有多个固有频率。
测控电路第五版李醒飞第4章习题答案
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。
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》复习题
第一章绪论测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？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?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？第二章信号放大电路何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？什么是差动放大器？何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。
什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？图2-13b所示电路，N、Na为理想运算放大器, 试求其闭环电压放大倍数。
图2-14所示电路，N、N2、Z工作在理想状态，R=R2=1OOk0，R o=1Ok0，F3=RF20kO ，图2-13b电路是什么电路？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? F5=F6=60k」Nz同相输入端接地，试求电路的差模增益？电路的共模抑制能力是否降低？为什么？试求增益可调式差动比例放大电路的电压放大倍数何谓电桥放大电路？应用于何种场合?试推导图2-16b所示电路u o的计算公式，并根据所推导的公式说明其特点。
图示电路是什么电路？图中R I=R2 >>R，试述其工作原理，写出其输出表达式（8分）线性电桥放大电路中（见图2-18 ）,若u采用直流，其值U = 10V, R= R= R= 120 Q ,请根据图2-29b ，画出可获得1、10、100十进制增益的电路原理图。
由图X2-3可得：当开关 A 闭合时，U 0=U i ;当开关B 闭合时，U =10U ，当开关C 闭合时,U =100U 。
根据图2-29c 和其增益表达式，若采用 6个电阻，请画出电路原理图，并计算电阻网络各电阻的阻值。
+R+ R 3+R>=5R ,什么是隔离放大电路？应用于何种场合?试分析图2-33b 电路中的限幅电路是如何工作的？并写出U o 的计算公式。
第三章信号调制解调电路什么是信号调制？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？什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？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。
信号细分电路
信号细分电路信号细分电路通常是指将输入信号分成多个相对独立的部分或频带的电路。
这样的电路在不同的应用中有着多种形式和设计，其目的是为了更有效地处理和分析输入信号的各个组成部分。
以下是一些可能的信号细分电路的例子：1.频率细分电路：这种电路用于将输入信号分解成不同频率的成分。
常见的频率细分电路包括滤波器，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
这些滤波器可以根据需要选择特定的频率范围，以提取或抑制信号的不同频率成分。
2.时域细分电路：这类电路用于在时域上将信号分割成不同的时间段或脉冲。
时域细分电路可能包括时钟电路、计时器或者数字信号处理器，用于对信号进行精确的时间分割和同步。
3.幅度细分电路：幅度细分电路用于对信号的幅度进行分析。
这可能包括放大器、衰减器、振幅调制电路等。
通过调整幅度细分电路的参数，可以控制信号的幅度，以满足特定应用的需求。
4.频谱细分电路：这种电路用于对信号进行频谱分析，通常涉及傅里叶变换或其他频谱分析技术。
频谱细分电路可以帮助确定信号中的频率成分，并在频域上进行处理。
5.数字信号处理器（DSP）：DSP是一种专用的处理器，用于执行数字信号处理操作。
它可以用于各种信号细分应用，包括滤波、频谱分析、时域处理等。
DSP通常通过数字滤波器、傅里叶变换等算法来实现信号的细分。
6.混频器：混频器用于将不同频率的信号混合在一起，从而产生包含多个频率成分的信号。
这在通信系统和射频应用中经常使用，以进行信号调制和解调等操作。
这些信号细分电路的设计和选择取决于具体的应用需求。
在实际应用中，通常需要根据信号的性质和要求选择适当的电路，以有效地处理和分析信号。
第四章 信号分离电路1
源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。
二阶LPF
二阶LPF的幅频特性曲线
37
4.2.2 压控电压源型滤波电路
Y3 Y1 ui(t) Y4 Y2 Y5 R + ∞ + uo(t)
第四章 信号分离电路
a)
滤波电路：对于信号频率 具有选择性的电路。
b)
功能：使特定频率范围内的 信号顺利通过，而阻止其它 频率信号通过。
c)
1
设计工具
FilterCAD （liner technology） FilterLab(Microchip) FilterPro(TI) MAXIM滤波器设计软件
0
a) 幅频特性
-20 α =1.67 α =1.25 α =0.8 α =0.5 -40
/(°) 180° α =2.5 90°α =1.67 α =1.25 α =0.8 0° -1 0
α =0.1 α =0.2 α =0.33 α =0.5
1 b) 图4-4
lg(ω /ω 0)
b) 相频特性
0.5
0
1
2
ω /ω 0
/(°)
0 1 2 ω /ω 0
-180° -360°
n=2
n=4
n=5
27
4.1.4.2 切比雪夫逼近（Chebyshev）
用以记念俄罗斯数学家巴夫尼提· 列波维其· 切比雪夫
这种逼近方法的基本原则是允许通带内有一定的波动量△Kp。
是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。
b)
A()
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1、功能： 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，
具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。 2、类型：
按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器 按功能分：低通、高通、带通、带阻
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A()
A()
K p
K p
Kp
Kp
O
p c r
O
r c p
a)
b)
A()
A()
K p
第四章 信号分离电路
1 滤波器基本知识 2 RC滤波电路 3 集成有源滤波器 4 跟踪滤波器
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测量中难免包含噪声以及被测量无关的信号。所以我们需 要利用滤波器从频域中实现对噪声的抑制、提取有用信号。
例如：粗糙度测量
a) 工件表面轮廓
b) 测量信号波形 c) 粗糙度波形
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4.1 滤波器基础知识
m
H (s) Uo (s) Ui (s)
bm s m bm1s m1 b1s b0 an s n an1s n1 a1s1 a0
bk s k
k 0
n
al sl
l 0
s 拉普拉斯变量
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对传递函数分子分母因式分解：
m
H
(s)
K
(s (s
z1 )(s p1 )(s
有源滤波器：指用有源器件和电阻、电容组成的滤波器。
（晶体管、运放）
<1MHz 场合中广泛应用
由于受有源器件有限带宽的限制，有源滤波器一般 不能用于高频场合，高频场合一般用LC滤波器。
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二、模拟滤波器的传递函数与频率特性
（一）模拟滤波器的传递函数
模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。 传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。
K p
Kp
O r1 c1 p1 p2 c2
c)
Kp
r2
O p1 c1 r1 r2 c2 p2
d)
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按电路组成分
无源滤波器
（无源器件）
LC无源：高频段有良好的频域特性； 电感大，不便集成。
RC无源：选频性能差，一般用在低性能滤波。
由特殊元件构成的无源：机械滤波器，压 电陶瓷滤波器。工作原理：能量转换中的 频率选择作用。
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4、灵敏度
滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器 的性能。滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度记作Sxy， 定义为： Sxy=(dy/y)/(dx/x)。
该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念，该灵敏度越 小，标志着电路容错能力越强，稳定性也越高。
阻带内A(w)=？
=|H(jw)|
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传递函数的极点位置则对过渡带特性有很大影响， 高性能滤波器一般没有或只有一个负实轴极点（n为奇 数时）。
相频特性？
要不失真， φ(w)应为w的线性函数， 即φ(w)=T0w，一个固定的延迟。
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（三）滤波器的主要特性指标 1、特征频率：
①通带截频 fp=wp/(2)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信 号增益下降到一个人为规定的下限。
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A()
A()
K p
Hale Waihona Puke K pKpKpO
p c r
O
r c p
a)
b)
A()
A()
K p
K p
Kp
O r1 c1 p1 p2 c2
c)
Kp
r2
O p1 c1 r1 r2 c2 p2
d)
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2、增益与衰耗
滤波器在通带内的增益并非常数。 ①对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益；高通指 w→∞时的增益；带通则指中心频率处的增益。 ②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。 ③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量，如 果△Kp以dB为单位，则指增益dB值的变化量。
②阻带截频 fr=wr/(2)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信 号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。
③转折频率fc=wc/(2)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在 很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。
④固有频率f0=w0/(2)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复 杂电路往往有多个固有频率。式4-1中分母aj1=0时极点所对应的 频率。
z2 )(s zm ) p2 )(s pn )
K
(s zk )
k 1 n
(s pl )
l 1
任何复数的零点或极点必须共轭出现，因此上式改写为：
M
(bi2s 2 bi1s bi0 )
H (s)
i1 N
(a j2s2 a j1s a j0 )
j 1
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经分析，任意个互相隔离的线性网络级联后，总的 传递函数等于各网络传递函数的乘积。这样，任何复杂 的滤波网络，可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联 构成。
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（二）模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间 的传递关系。若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号， 滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输 出信号随频率变化的关系，称为滤波器的频率特性函数，简称 频率特性。
频率特性H(jw)是一个复函数，其幅值A(w)称为幅频特性， 其幅角φ(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化， 称为相频特性。
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三、基本滤波器
（一）一阶滤波器
一阶滤波电路只能构成低通和高通滤波器，而不能构成带通
和带阻滤波器。 一阶低通传递函数：
H
(s)
s
KP
0
一阶高通传递函数： H (s) K P s
s 0
（二）二阶滤波器
1、二阶低通滤波器
传递函数的一般形式为：
令固有频率 0 a0 ，通带增益Kp=b0/a0，阻尼系数α0=a1/ω0
而对传感器来说：输出变化量与输入变化量之比值，希望越高越好。 滤波器越小越好。
5、群时延函数
当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真度不超
过允许范围，对其相频特性∮(w)也应提出一定要求。在滤波器设计中， 常用群时延函数d∮(w)/dw评价信号经滤波后相位失真程度。群时延函 数d∮(w)/dw越接近常数，信号相位失真越小。
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3、阻尼系数与品质因数
阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻尼作 用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。
阻尼系数的倒数称为品质因数，是评价带通与带阻
滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q= w0/△w。式
中的△w为带通或带阻滤波器的3dB带宽， w0为中心频 率，在很多情况下中心频率与固有频率相等。