测控电路-第5套试题-答案版

《测控电路》试题(A 卷)答案-第5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、图1所示电路是什么电路？试述其工作原理。（15分）

图1

图1所示电路是具有高输入阻抗的交流放大电路，由于它的同相输入端接有隔直电容C １的放电电阻(R １＋R 2），因此电路的输入电阻在没有接入电容C ２时将减为(R １＋R 2）。为了使同相交流放大电路仍具有高的输入阻抗，采用反馈的方法，通过电容C ２将运算放大器两输入端之间的交流电压作用于电阻R １的两端。由于处于理想工作状态的运算放大器两输入端是虚短的（即近似等电位），因此R １的两端等电位，没有信号电流流过R １，故对交流而言，R １可看作无穷大。为了减小失调电压，反馈电阻R f 应与(R １＋R 2）相等。这种利用反馈使R 1的下端电位提到与输入端等电位，来减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路。

二、什么是信号调制？在精密测量中为什么要采用信号调制？什么是解调？什么是调幅？什么是调频？什么是调相？请分别写出调幅、调频、调相信号的数学表达式。（15分） 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。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。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+=

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

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

R f

式中 c ω── 载波信号的角频率； m U ── 载波信号的幅度； m ── 调制度。

三、图3所示电路是什么滤波器？写出其传递函数和通带增益、固有频率、品质因数表达式。（20分）

图3

图3为无限增益多路反馈高通滤波电路，其传递函数为：

2

02000//)

//(1)(ωωωωω++=

++=

Q s s Q

s K s s Q K s H p p

通带增益

1

C C K p -

= 固有频率

1

2101CC R R =

ω

品质因数 1

122C C CC R Q +=ω

四、图1所示电路是什么电路？试述其工作原理，为了实现所需性能，2R 与1R 应满足什么关系？（15分）

1. 图1是由两个通用集成运算放大器N １、N ２构成的自举组合电路。设N １、N ２为理想运算放大器，由电路可得

i 13o u R R u -

= ， i o 3

12o 22u u R R

u =-= i 2

1122i 2o 1i u R R R R R u u R u i -=--=

输入电阻则为 )()(1221i i R R R R i u R -== 取R ２＝R １ 11i 2i 2o 2

)(i R u R u u i ==-=

上式表明，当R ２＝R １时运算放大器N １的输入电流i 1将全部由N ２电路的电流i ２所提供，输入回路无电流，

输入阻抗为无穷大。

R 2

u o

N 1 ∞ － + +

u R 1

C

C 1

C

五、图4所示电路是什么滤波器？写出其传递函数、幅频特性和通带增益、固有频率、阻尼系

数表达式。（15分）

答：图4是低通滤波电路，其传递函数为

2

022

p )(ωαωω++=

s s K s H

幅频特性为

2

0220

2

2

p )

()()(ωαωωωωω+-=

K A

通带增益 R

R K K 0

f p 1+== 固有角频率 ω01212

1

=R R C C

阻尼系数 02

2f 211/]1)1

1(1[ωαC R K R R C -++=

六、图5所示电路是什么电路？图中R 1=R 2>>R 。试述其工作原理，写出其输出表达式。（10分）

图5

图1是电桥放大电路。图中R 1=R 2 >>R

2

21o

u

R R R u u a ++=

)2()1(δδ++=u u b

对于理想运算放大器u a = u b ，可得 4

)2(1)21(1o u

R R u δδ++

=

七、图6所示电路是什么电路？试述其工作原理（10分）

为相敏检波电路。在U c =1的半周期，V 导通，同相输入端被接地，u s 只从反相输入端输入，放大器的放大倍数为-1，输出信号u o 如图a 和图b 中实线所示。在U c =0的半周期，V 截止，u s 同时从同相输入端和反相输入端输入，放大器的放大倍数为+1，输出信号u o 如图a 和图b 中虚线所示，两个半周期输出相同。在图a 所示情况下，u s 与U c 同相，u o 为负；在图b 所示情况下，u s 与U c 反相，u o 为正，实现相敏。

u a

u 图6