测控电路复习重点

测控电路复习重点第一章绪论1、精密仪器对测控电路的主要要求可概括为精，快，灵；首要要求：高精度。2、测控电路的组成。三部分3、提取信号，抑制噪声，采用调制解调，信号分离。4、测控电路的类型与发展趋势。5、影响测控电路的主要因素有哪些？第二章信号放大电路1、输入失调电压和输入失调电流2、高共模抑制比放大电路重点掌握：同相串联结构的双运放高共模抑制比；3、线性电桥放大电路：4、自举式高输入阻抗放大电路：自举原理。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uo1=(1+R2/R1)ui1(uo1–ui2)/R3=(ui2–uo)/R4uo=(1+R4/R3)ui2-(1+R2/R1)(R4/R3)ui1由于共模电压差模电压为了获得零共模增益，必须取R1/R2=R4/R3。uoui2ui1R4R3uo1R2R1∞+-+N2∞+-+N1244241331321(1)(1)2oicidRRRRRuuuRRRRR图2-17双运放高共模抑制比放大电路b）同相串联结构12iiiduuu)(2121iiicuuu自举组合电路2.自举组合电路如右图所示，所以输入电阻为当R2=R1时，所以，有Ri→∞uo1uii1i2R1iuo22R1R3R2∞-++N1∞-++R3N2第二节典型放大测量电路(31)iioiuRRRRRuuRui2112221iooiouuRRuuRRu22,13121311221RRRRiuRii11222iRuRuuiiio图2-22自举式高输入阻抗放大电路c)自举组合电路21iii反相放大即：运放N1的输入电流i1将全部由运放N2电路的电流i2所提供。3.如图3所示，为三运放高共模抑制比放大电路，N1、N2、N3工作在理想状态，已经知道流过R1、R0和R2的电流为。（1）试推导此放大电路的输入输出关系；（2）求出此电路的差模增益；（3）如果R1=R2=100k，R0=10k，R3=R4=20k，R5=R6=60k，N2同相输入端接地，试求此时该电路的差模增益值？（4）电路的共模抑制能力是否降低？为什么？01210112202RuuRuuRuuIiiiiRui1ui2uo1uo2R1R0R2R7RP1R8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N3u-u+图3三运放高共模抑制比放大电路01210112202RuuRuuRuuIiiiiR1222221111)1(,)1(ioiooioioouRRuRRuuRRuRRu))(1(122121iiooouuRRRuuoiioodRRRuuuuK21121211解：（1）由于已知所以于是，输入级的输出电压差为输入级的差模增益为64625335351,RRRuuRRRuRRRuuooo))(1()(12021351235iiooouuRRRRRuuRRu)1(021352RRRRRKd对N3放大器，所以，系统总输出为：（2）系统差模增益为：（3）当N2同相输入端接地时，电路的差模增益值为-63.(4)电路的共模抑制能力将降低，因N2同相输入端接地，即ui2=0，ui1的共模电压无法与ui2的共模电压相抵消。第三章信号调制解调电路1、调制解调的功用，采用调制解调的目的。2.什么是调制？在电路中进行幅值、频率、脉宽调制的基本原理。3、调频，调幅，脉冲调制的数学表达式，并画出它们的波形。4、什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形。5、什么是包络检波？什么是相敏检波？6、开关式检波电路的原理。P69图3-167、为何采用精密检波电路？•什么是调制？在电路中进行幅值、频率、脉宽调制的基本原理是什么？•在电路进行调制的基本原理是用测量信号ux去控制（改变）载波信号幅值、频率、相位或脉宽，就可以实现调制。•只要用乘法器将测量信号（调制信号）ux与载波信号uc相乘，就可以实现调幅。•用调制信号去控制产生载波信号的振荡器频率，就可以实现调频。•利用调制信号去改变方波发生器的脉宽就可以实现脉宽调制。调制传感器调制电路调制开关电路调制乘法器调制信号相加调制调相调频调幅脉冲调宽解调包络检波相敏检波二极管与晶体管包络检波精密检波半波全波+us–半波整流器低通滤波器+u΄s–iiCR4uoR1R΄2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2+–uA+–u΄AA半波精密检波电路+us–半波整流器低通滤波器+u΄s–iiCR4uoR1R΄2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2R’3+–uA+–u΄AA全波精密检波电路之一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uousUcRVRR∞-++Na)uousR2R3R1R6R4R5V1UcV2∞-++NUcb)UcOtusOtuoOtc)UcOtuoOtusOtd)开关式相敏检波电路•例、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？•为了正确进行信号调制必须要求ωcΩ，通常至少要求ωc10Ω。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ωc1000Hz。调幅信号放大器的通频带应为900-1100Hz。信号解调后，滤波器的通频带应100Hz，即让0-100Hz的信号顺利通过，而将900Hz以上的信号抑制，可选通频带为200Hz。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？相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要的区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化的方向。在性能上最主要的区别是相敏检波电路具有判别信号相位和频率的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它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，采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许多相似之处？它们又有哪些区别？只要将输入的调制信号乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边频调幅信号。若将再乘以，就得到])2cos()2[cos(41cos212coscos21cos21coscoscosccxmcxmxmc2csottUtUttUtUttUtuuxmΩΩΩΩΩΩxm利用低通滤波器滤除频率为和的高频信号后就得到调制信号，只是乘上了系数1/2。这就是说，将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边频调幅信号us，将双边频调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。相敏检波器与调幅电路在结构上的主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。P93脉宽调制电路电容C在两个半周期通过不同的电阻进行充电，充电时间常数不同，从而输出信号的占空比随着两支充电回路的阻值而变化，即输出信号的脉宽受被测信号调制。Rp2和Rp3为差动电阻传感器的两臂，其和为一常量。第四章信号分离电路1、四种常见的滤波器及幅频特性示意图、性能。2、传递函数的定义，由传递函数我们可以得到滤波器的幅频和相频特性。3、滤波器特性的逼近：有哪几种逼近方法，什么时候采用什么样的逼近方法？第五章信号运算电路1.加减法电路、微、积分电路的计算。（虚短和虚断使用，叠加原理）2.对数和指数运算电路工作原理。（采用二极管或三极管）。3.运算电路的设计。4.输入输出波形分析。第二节对数、指数和乘除运算电路二、指数运算电路指数是对数的逆运算。将对数运算电路中的电阻和三极管互换，便可得到指数运算电路，如图所示。因为集成运放反相输入端为虚地，所以输出电压为使晶体管导通，应大于零，且只能在发射结导通电压范围内，故其变化范围很小。由于运算结果与受温度影响较大的有关，因而指数运算的精度也与温度有关。UT:热电压，UT=kT/q；Is:PN结的反向饱和电流；图5-9指数运算电路•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的波形；（3）分别在图中标明时间转折时刻和相应输出电压大小。N1-+R3R1uo1V-V+C1uiR2-+R4V-V+C2uoN2•微分时间常数TD=R1C1=105*10*10-6，所以，TD=1s，•微分器在5s至15s之间输出幅值u01：•微分器在25s至35s之间输出幅值u01=0.5V•积分时间常数TI=R2C2=105*5*10-6，所以，TI=0.5s，•积分器在第15s输出幅值u0：•积分器在第35s输出幅值u0=0V•波形如图所示。t0t/sui/V0u01/V551525350t/su0/V1051525350.5第六章信号转换电路1.模拟开关的种类。2.采样保持电路的组成、主要参数。3.电压比较器的门限电压的求取（窗口电压比较，单门限电压比较器）4.电压电流转换电路，电流电压转换电路。试述在S/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。选择要求如下：模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流。6.3.4窗口比较器-1+1#&-1+1#uiVSER1RPR2Uo1Uo2UoUZN2N1UR2UR1“1”“0”OUUR2UR1uiUo图6-14窗口比较电路a)电路原理b)传输特性2211RZRZppRUKUUURRRUZRUEU2要判断ui是否在两个电平之间，需要采用窗口比较电路。上限比较器一个与非门基准电压电路下限比较器下限比较器N2反相输入端的基准电压为：上限比较器N1同·相输入端的基准电压为：2.同相输入型uiRi122oib33(1)RRuuUiRR要求：R4=R2//R3（R2和R3由i与uo的范围确定）uo∞-+N+UbR3R1iR4R2ui例：4~20mA→0~10V取R1=250Ω，i=4~20mA→ui=1~5V→uo=0~10VRRURR22b33(1)10RRURR22b33(1)510RR2332Ub5V3R320kR230kRRR423//12k，，，，6.5电压电流转换电路6.5.1I/V转换电路图6-22I/V转换电路b）同相输入型