测控电路复习课

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的抗干扰能力?它的作用通过哪些方面体现? 5. 为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制? 6.什么是包络检波和精密检波方法? 7.什么是相敏检波?在功能上和结构上具有什么特点? 8.为什么要采用相敏检波? 9.相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成上最
主要的区别是什么?
第二节 调幅式测量电路
第一节 加法、减法运算电路 一、加法运算电路 二、减法运算电路 (一)利用加法运算电路实现减法运算
(二)用单一运算放大器实现减法运算
第二节 对数、指数和乘、除运算电路
一、对数运算电路
(一)采用二极管的对数运算电路
(二)利用三极管的数运算电路
二、指数运算电路 第三节 微分积分运算电路
二、微分运算电路 (一)基本微分电路
典型测量放大电路: 隔离放大电路.
反相放大电路 交流放大电路 同相放大电路 差动放大电路 高共模抑制比放大电路 电桥放大电路 高输入阻抗放大电路
第一节 运算放大器的误差及其补偿
一、运算放大器输入失调及其补偿
输入失调电压定义和表述 ;
输入失调电流定义和表述;
零点漂移定义; 输入失调电压和输入失调电流的调整(p.16-17:外部调 整法和内部调整法)
2. 线性电桥放大电路中(见p.31, 图2-18),若u采用直流,其值U= 10V,R1=R3= 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?
2. 图2-18所示电路(p.30),N1、N2、N3工作在理想状态, R1=R2=100k,RP=10k,R3=R4=20k,R5=R6=60k ,N2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?
第三节 隔离放大电路
一、什么是隔离放大电路?应用于何种场合? 二、隔离放大电路的基本类型和基本组成。
变压器耦合;光电耦合
三、互补式光电耦合隔离放大电路工作原理分析。
第三章 信号调制解调电路
主要内容: 调制解调的功用与类型 调幅式测量电路
传感器调制和电路调制; 精密检波电路和相敏检波电路及应用
20k 10k
ui
20k
20k +5V

_
20k
+ + uo1 10k
_ +
uo
+
5k
uo1=-(10/20)(ui+5)=- (ui+5)/2 uo=-(20/20)uo1=- uo1 =(ui+5)/2
第六章 信号转换电路
模拟开关的种类 采样保持电路的组成、主要参数 电压比较器的门限电压的求取 电压频率转换电路、电压电流转换电路
1、滤波器分类及其各自作用。 2、滤波器的逼近方法及各自特点。 3、压控电压源型滤波电路和无限增益多路反馈 型电路构造不同功能滤波器时的电路构造。
Y3 Y1u ui(t) Y4
u
Y2 Y5
∞ +
+ -N
R R0
Y3
Y1 u uo(t) ui(t) Y4
Y5 Y2 u
R
∞ -+
+N
uo(t)
模拟直流电压信号为1~5V; 国内统一信号:4~20mA,1~5V; 0~10mA,0~10V。
信号的传输方式有三种:两线制、三线制和四线制
6. 模拟式测量电路和数字式测量电路的基本组成 7. 控制电路的基本组成(开环控制;闭环控制)
第二章 信号放大电路
要掌握的主要内容:
运算放大器的误差及其补偿;
幅值调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM) 脉冲调宽 (PWM)
5. 什么是调制信号?什么是载波信号?什么是 已调信号?
第二节 调幅式测量电路
一、基本概念
1. 什么是调幅?写出调幅信号的数学表达式并解释各项参数的物 理意义;画出调制信号、载波和已调信号的波形。
2.确保信号调制正常进行的条件是什么? 3.信号调制的时域和频域描述分别是什么? 4. 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
R2
R4
R΄2
i
C源自文库
R1 +
+
u΄s
us ii –

∞ -
+ + N1
VD1
VD2 A R3
++ u – +
u΄A
uA


半波整流器

-
+
+ N2
uo
低通滤波器
R2
R4
R΄2 i
C
R1
∞ VD1
R’3

+
+-
VD2 A
-
us –
ii u΄s –
+ + N1
++ u΄A
u


+ uA R3 –
+ + N2
uI 4
uo uo (uI1 ) uo (uI 2 ) uo (uI 3 ) uo (uI 4 )
例:A/D变换器要求其输入电压的幅度为0~+5V,现 有信号变化范围为-5V~+5V。试设计一电平抬高电路, 将其变化范围变为0~+5V。
例:(续)
uo = (ui /2)+2.5 V = (ui +5) /2
3. 用电压变化实现脉宽调制的电路中,放大器同相端电压u+变化 将会对脉冲调宽产生什么影响?
二、输入输出关系推导和分析
1. 用电阻变化实现脉宽调制的电路中(p.93图3-52),试推导 占空比与差动电阻之间的关系。
2. 根据p.94图3-54的应用电路,试分析脉宽调制式电容测量 电路的工作原理,并指出影响脉宽的主要因素。
第三节 调频式测量电路
一、基本概念
1. 什么是调频?写出调频信号的数学表达式并解释各项参数的 物理意义;画出调制信号、载波和已调信号的波形。
2. 通过改变多谐振荡器的C或R实现调频的电路(p.81图3-32)结构 和原理。
3. 窄脉冲鉴频的基本原理和相应波形。 4. 斜率鉴频电路的基本结构、基本原理和相应波形。 5. 试述p.83图3-35所示双失谐回路鉴频电路的工作原理,工作点
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?(模数转换与数模转换;信号形式的转换;量程的变换;信 号的选取;信号处理与运算等);
第一章 绪论
4.测控电路的输入信号与输出信号类型
模拟信号(非调制信号,已调制信号); 数字信号(增量码信号;绝对码信号;开关信号) 5. 测控电路中的信号制 信号制是在成套系列仪器仪表测控电路中,各个单元的输入、 输出信号采用何种统一的联络信号问题。 电模拟信号种类: 直流电压(电流),交流电压(电流); 国际统一信号:过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mA,
第一节 滤波器基本知识
二、推导和证明
如果带通滤波器可等效成低通与高通滤波电路的级联,那么带阻滤 波器呢?试证明之。
第5章 信号运算电路
1、会利用虚短虚断进行计算。 2、比例运算电路、加法减法运算电路。 3、PID电路的特点,P、I、D各自的作用。 3、设计加减法电路。
第五章 信号运算电路
主要内容:
第一章 绪论
第一节 测控电路的功用 第二节 对测控电路的主要要求 第三节 测控电路的输入信号与输出信号 第四节 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);
2. 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);
“测控电路”习题课 要求
1. 结合课堂讲授、平时作业以及实验,系统地复习本 学期所学内容, 弄清楚每一个电路,不遗留问题。
2. 考试中严格遵守考场纪律,认真答题,对推导和 计算题要求写清楚每一个过程和步骤。
“测控电路” 学习提纲
第一章 绪论 第二章 信号放大电路 第三章 信号调制解调电路 第四章 信号分离电路 第五章 信号运算电路 第六章 信号转换电路
10. 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?
11. 举例说明相敏检波电路在测控系统中的应用。
第二节 调幅式测量电路
二、输入输出关系推导和分析
1. (p.64)精密检波电路,试分别画 出等效电路图,并推导当输入输 出uo的表达式,并说明该电路如何实现全波检波。 2.精密相敏检波电路的结构和工作原理。
第四章 信号分离电路
主要内容:
第一节 滤波器基本知识
➢ 滤波器的功用和类型 ➢ 模拟滤波器的传递函数与频率特性(传递函数、频率
特性、特性指标及二阶滤波器)
第二节 RC有源滤波电路 ➢ 一阶RC低通滤波电路 ➢ 一阶RC有源滤波电路 ➢ 压控电压源型滤波电路 ➢ 无限增益多路反馈型滤波电路 ➢ 有源滤波器设计
利用线性叠加原理,可以得到:
uo (uI1
)


RF R1
uI1
RF
uI1
uI2
R1
-
uo (uI 2 )


RF R2
uI 2
R2
uI3
+
uo
R3
uI4
uo (uI 3 )

(1
RF R1 // R2
)
R4 R3 R4
uI 3
R4
uo (uI 4 )

(1
RF R1 // R2
)
R3 R3 R4
ui=5V。
因此要求
R3 R2
Ub
1
,
(1 R3 )5 11 R2
试分析图中各电路的工作原理,并画出电压传输特性曲线。
Uo
R ui
R2 UR
-1 #
+1
Uo
R1
O
U1
应怎么选取?
第四节 脉冲调宽式测量电路
一、基本概念
1. 什么是脉冲调宽?写出脉冲调宽信号的数学表达式并解释各项 参数的物理意义;画出调制信号、载波和已调信号的波形。
2. 比较p.81图3-32和p.93图3-52电路结构,说明电路功能有何不同? 用电阻变化实现脉宽调制的电路中(p.93图3-52),为什么输出 信号的频率不随被测量值变化?
二、转换速率和最大不失真频率
转换速率 ;
最大不失真频率;
三、运算放大器的振荡与相位补偿(p.18-20):
第二节 典型测量放大电路
一、基本概念
1. 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么(p.24)? 2. 何谓差动放大电路(p.27) ? 3. 差模信号的定义;共模信号的定义;共模抑制比的定义。 4. 什么是高共模抑制比放大电路?应用何种场合? 5. 何谓电桥放大电路?应用于何种场合? 6. ICL7650斩波稳零集成运算放大器是如何提高其共模抑制比的? 7. 何谓高输入阻抗放大电路?应用于何种场合? 8. 何谓自举电路?应用于何种场合?
uo
半波整流器
低通滤波器
VD1
R4
R1 us
∞ -
VD2
+
R2
+ N1
R5
uo
VD3

R3
-
VD4
+
+ N2
高输入阻抗全波精密检波电路之三
相敏检波
乘法器相敏检波 开关式相敏检波 相加式相敏检波
精密整流型相敏检波电路
第二节 调幅式测量电路
三、计算和分析
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?
二、输入输出关系推导和分析
1. 基本差动电路输入输出关系推导; 2. 双运放高共模抑制比放大电路(同相串联结构型)输入输出关
系推导; 3. 三运放高共模抑制比放大电路特点和输入输出关系推导;;
第二节 典型测量放大电路
三、计算和分析
1. 如图2-17b所示电路(p.29),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。
一、积分运算电路
(二)实际微分电路
(一)无源积分运算电路
三、PID运算电路
(二)有源积分运算电路
(一)什么是PID运算?
(三)增量积分电路
(二)调节规律的一般表示方式
(四)实用积分电路
(三)串联PID电路的组成
(四)并联PID电路的组成
【例】理想运放电路如图所示,试求输出电压与输入电压的关系式。
【解题思路】 由图可知,本电路为多输入的减法运算电路。利用叠加原理求解比较方便。
如果要将4~20mA的输入直流电流转换为0~5V的输出直流电压, 试设计其转 换电路。
该转换电路如图X6-3所示。根据图X6-3电路,有 R3
uo

(1
R3 R2
)iR1

R3 R2
Ub
Ub i
R2

-
ui
R4
+ uo
+N
R1
图X6-3
取R1=250Ω,当i=4mA时,ui=1V,当i=20mA时,
调频式测量电路
传感器调制和电路调制; 鉴频电路(解调)
脉冲调制式测量电路
传感器调制和电路调制; 脉冲调制信号的解调
调幅
调制 调频 调相
脉冲调宽
传感器调制
电路调制
乘法器调制
信号相加调制
开关电路调制
解调
包络 检波
二极管与晶体管包络检波
精密检波
半波
全波
相敏 检波
第一节 调制解调的功用与类型
1. 什么是信号调制? 2. 什么是解调? 3. 在测控系统中为什么要采用信号调制? 4. 在测控系统中常用的调制方法
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