電子系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、 電子系統(tǒng)的組成與構(gòu)成。1、電子系統(tǒng)是能夠產(chǎn)生、傳輸、處理電信號(hào)和信息的客觀載體。一般地，電子系統(tǒng)由采集電路、輸出電路、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)通信、電源供電等五大部分組成。電子系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1需求分析：任務(wù)書分析、確定軟件硬件的分工2方案設(shè)計(jì)：系統(tǒng)功能模塊劃分3軟硬件設(shè)計(jì)：原理圖、PCB版圖、軟件設(shè)計(jì)與仿真4原理樣機(jī)：驗(yàn)證原理用的第一個(gè)設(shè)備5產(chǎn)品初樣：經(jīng)過改進(jìn)的原理樣機(jī)，為最終生產(chǎn)提供樣機(jī)6最終產(chǎn)品：可以批量生產(chǎn)的設(shè)備電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，常用的仿真軟件有哪些？了解它們的主要作用。2、目前，在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，單片機(jī)仿真軟件一般采用 PROTEUS；TI的模擬電路設(shè)計(jì)

2、軟件是_FILTERPRO _和 TINA；電路板設(shè)計(jì)軟件采用_ PROTEL_；編程語(yǔ)言采用匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言。3、常用的溫度測(cè)量元件有熱電耦溫度傳感器、鉑電阻溫度傳感器和集成溫度傳感器。 DS18B20是_單_總線的溫度偉感器，由于每個(gè) DS18B20都有唯一的_64 _位的序列號(hào)，所以可以將多個(gè) DS18B20同時(shí)接在單片機(jī)一個(gè) I/O引腳上。4、 AD654是壓頻轉(zhuǎn)換器； ACS712是電流傳感器。5、在多級(jí)電路設(shè)計(jì)中，為了減少級(jí)間的影響，一般要求各級(jí)的輸入電阻要 _大_，輸出電阻要小_。若要求運(yùn)放的的輸入電阻足夠大，應(yīng)采用同相（同相或反相）放大器。6 、電流直接測(cè)量有兩種方法，這兩種

3、方法分別是低測(cè)和高測(cè)，應(yīng)用中為了提高測(cè)量的精度，應(yīng)采用高測(cè)。電子系統(tǒng)中，常用的輸入、輸出設(shè)備有哪些？1、（6分）分別指出三種電子系統(tǒng)常用的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。答：輸入設(shè)備：開關(guān)、按鈕或鍵盤、觸摸屏、傳感器、麥克風(fēng)等等輸出設(shè)備：LED燈、數(shù)碼管、LCD、蜂鳴器等等。了解觸摸屏的作用及工作原理。觸摸屏不僅可實(shí)現(xiàn)按鍵的功能，且可實(shí)現(xiàn)按鍵無法實(shí)現(xiàn)的使用效果，適合于輸入?yún)?shù)較多、功能復(fù)雜、操作方便、使用靈活的系統(tǒng)，可以最大限度地節(jié)省單片機(jī)的引腳資源。觸摸屏分為電阻式和電容式兩種。 常用的溫度測(cè)量元件有哪些？了解它們的優(yōu)缺點(diǎn)。熱電偶溫度傳感器鉑電阻溫度傳感器集成溫度傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單、試用溫度范圍廣，使用方便

4、，承受熱、機(jī)械沖擊能力強(qiáng)以及響應(yīng)速度快精度高，重現(xiàn)性、穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣內(nèi)部已集成部分電路，如將溫度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)或電壓信號(hào)，實(shí)驗(yàn)方便信號(hào)輸出靈敏度比較低，容易受環(huán)境干擾信號(hào)影響，不適合測(cè)量微小的溫度變化2、（6分）簡(jiǎn)要說明：通過鉑電阻溫度傳感器，單片機(jī)如何獲得溫度值？答：將一個(gè)恒流源的恒定電流流過金屬鉑電阻就可得到相應(yīng)電壓信號(hào)，測(cè)量電路中的電壓信號(hào)，求出電阻值，即可計(jì)算出相應(yīng)的溫度。鉑電阻值隨溫度變化曲線圖：由圖看出，只要測(cè)量出傳感器的電阻值即可計(jì)算出相應(yīng)的溫度，而電路中最容易測(cè)量的是電壓信號(hào)，要將電阻值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，則只需將一個(gè)恒流源的恒定電流流過金屬鉑電阻就可得到相應(yīng)電壓信號(hào)。3

5、.（9分）下圖是一測(cè)量未知電阻 R的電路，指出圖中 INA333是同相放大器、反相放大器還是差分放大器？T指出圖中 OPA177的作用是什么？OPA177有該作用的原因是什么？答：（1）、INA333是差分放大器。（2）、OPA177的作用是向 INA333提供低阻抗的參考電壓源（原因是 OPA177構(gòu)成電壓跟隨器，它的輸入阻抗接近無窮大，而輸出阻抗接近 0）。 Butterworth（巴特沃斯濾波器）、Chebyshev（切比雪夫?yàn)V波器）、Bessel（貝塞爾濾波器）和高斯濾波器有何特點(diǎn)（區(qū)別）。 4.（6分）簡(jiǎn)述 Butterworth（巴特沃斯濾波器）、Chebyshev（切比雪夫?yàn)V波器

6、）和 Bessel（貝塞爾濾波器）的特點(diǎn)。答：Bessel（貝塞爾濾波器）擁有最平坦的通頻帶和最緩的截止速率。Chebyshev（切比雪夫?yàn)V波器）擁有最陡的截止速率，但通頻帶起伏較大。Butterworth（巴特沃斯濾波器）的性能為前兩者的折中，性能方面沒有明顯的缺點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。5、假設(shè)現(xiàn)有兩個(gè)電壓均為 3V的電池，分別畫出產(chǎn)生+6V，6V，±3V時(shí)電池的接法。掌握放大器的放大倍數(shù)與dB的關(guān)系。-3db（ 20lg（Vo/Vi）=-3；Vo/Vi=0.707）截止頻率 20khz -45db（20lg（Vo/Vi）=-45；Vo/Vi=1/178）頻率 100khz 給出一運(yùn)放的

7、幅頻特性圖，會(huì)判斷該運(yùn)放的GBW、放大倍數(shù)、以及在某放大倍數(shù)下的帶寬。6.（10分）下圖為某一級(jí)集成運(yùn)算放大器的頻率特性圖，根據(jù)幅頻特性曲線回答問題：（1）、該運(yùn)放的單位增益帶寬積 GBW約是多少？（2）、該放大器的放大倍數(shù)是多少？-3dB帶寬約是多少？（3）、若放大倍數(shù)為 100時(shí)，-3dB帶寬應(yīng)約是多少？20.00T10.000.00-10.00-20.00200.00150.00100.0050.000.001101001k10k100k1M10M頻率(Hz)解：（1）、由于幅頻特性曲線在0dB（放大倍數(shù)為1）時(shí)的頻率為3MHz，所以GBW=3MHz。（2）、從圖可以看出，該放大器設(shè)幅頻

8、特性曲線平坦處的增益是20dB，設(shè)放大器放大倍數(shù)為K，則有20lgK=20dB，所以K=10。K×f=GBW=3MHz，所以K=10時(shí)，f=300kHz，即此時(shí)的-3dB帶寬約是 0300kHz。bb（3）、K×f=GBW=3MHz，所以K=100時(shí)，f=30kHz，即此時(shí)的-3dB帶寬約是 030kHz。bb 無源濾波器的設(shè)計(jì)，即如何從疊加信號(hào)中分離出有用的信號(hào)。1、（15分）設(shè)計(jì)一 RC無源濾波器，通頻帶為 1kHz1MHz。要求寫出分析、計(jì)算過程，畫出具體電路圖。解：依題意，采用兩級(jí) RC無源濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。一級(jí)為截止頻率 f =1MHz的低通濾波器，另一級(jí)截0止頻率

9、 f0=1kHz的高通濾波器。低通濾波器設(shè)計(jì)：f =1/(2RC)=1MHz，設(shè) R=1K,則C=159.2pF。0高通濾波器設(shè)計(jì)：f =1/(2RC)=1kHz，設(shè) R=1K,則C=159.2nF。0設(shè)計(jì)的電路圖如下圖所示：低通在前，高通在后：由于第二級(jí)的輸入阻抗影響了第一級(jí)的特性（衰減），所以兩級(jí)間應(yīng)加入電壓跟隨器。另：高通在前，低通在后： 理解集成運(yùn)放的主要參數(shù)，特別是 GBW、SR。SR的公式，會(huì)計(jì)算 SR。帶寬與增益是何關(guān)系？2、（22分）設(shè)計(jì)一個(gè)增益為40dB的放大器。放大器輸入信號(hào)為雙極性正弦信號(hào)（U范圍:20mV100mV；PP頻率f范圍：0200kHz），放大器的輸入阻抗50

10、，放大器的級(jí)數(shù)不限，可供選用的芯片及其主要參數(shù)如下表。要求寫出分析、計(jì)算過程，畫出具體的電路圖?？晒┻x用的芯片及其主要參數(shù)表芯片型號(hào)OP07電源電壓(V)±3V±15V±5V±20VGBW(MHZ)0.6SR(V/us)0.3LM3181570解：根據(jù)題意：放大倍速數(shù) K=100。若采用一級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)，則運(yùn)放需（不考慮裕量的情況下）：SR=2·V0max·f =6.28×5V×0.2MHz=6.28V/us。p(max)GBW=100×0.2MHz=20MHz由于OP07和LM318的GBW均小于20MH

11、z，所以需用兩級(jí)或兩級(jí)以上的放大器，每級(jí)放大10倍，此時(shí)GBW=10×0.2MHz=2MHz,大于OP07的GBW（0.6MHz），所以不能選用OP07芯片，兩級(jí)均用LM318芯片。根據(jù)題意，設(shè)計(jì)的電路圖及特性曲線如下，圖中的 V3用來調(diào)整輸出失調(diào)電壓。 了解壓力傳感器的作用。按工作原理分類，壓力傳感器可分為應(yīng)變式、電容式、電感式、電磁式、壓電式、熱電式、光電式等能感受壓力并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)，壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器。可直接用作各種壓力的測(cè)定：氣壓、水壓、液壓（包括水壓），生活中人們各種血壓測(cè)定等。了解電壓檢測(cè)和電流檢測(cè)的方法。電壓測(cè)量只需將電壓信號(hào)輸入 A/D轉(zhuǎn)換器即可得到其

12、數(shù)字量值。常見的高壓測(cè)量方式有壓頻轉(zhuǎn)換測(cè)量法和高阻抗運(yùn)放隔離測(cè)量法。測(cè)量電流的方法一般分成直接式和間接式兩種。直接式用于測(cè)量相對(duì)較小的電流以及電壓不高的情況；間接式不帶有任何導(dǎo)電關(guān)系，因此可用于測(cè)量相對(duì)較大的電流以及相對(duì)較高的電壓。了解霍爾傳感器的分類和主要作用。1、線性型霍爾傳感器輸出電壓與外磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，通常用于檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。2、開關(guān)型霍爾傳感器（高/低電平輸出）應(yīng)用：轉(zhuǎn)速測(cè)量了解信號(hào)采集用到的主要芯片。1. REF200恒流源芯片2.單總線溫度傳感器 DS18S203.壓頻轉(zhuǎn)換器有 LM231、LM331、TC9401、AD654(AD654是一款帶有輸入放大器的完整的壓頻轉(zhuǎn)換器)

13、4. HNV500D型電壓傳感器5.霍爾傳感器 ACS7126.開關(guān)型霍爾位置傳感器 LD441A 掌握同相放大器、反相放大器、跟隨器、加法器的基本電路、放大倍數(shù)和特點(diǎn)。信號(hào)如何疊加？ 選擇運(yùn)放時(shí)主要應(yīng)考慮的運(yùn)放參數(shù)有哪些？（4點(diǎn)）供電電源電壓。根據(jù)運(yùn)放輸出電壓范圍，選擇運(yùn)放電源電壓。帶寬。小信號(hào)（VPP<1V）時(shí)，考慮運(yùn)放的增益帶寬積GBW。轉(zhuǎn)換速率。大幅信號(hào)輸出時(shí)應(yīng)考慮運(yùn)放的壓擺率 SR。精度。雖然失調(diào)電壓VOS可以通過外部電路校正，但選用失調(diào)電壓較小的運(yùn)放可以降低設(shè)計(jì)難度。 多級(jí)運(yùn)放的放大倍數(shù)、 dB數(shù)的計(jì)算。輸出電壓峰峰值V不小于20V。芯片可選：LM324,TL082,LM31

14、8OPP在 TINA仿真軟件中，設(shè)計(jì)一增益可調(diào)電壓放大器，增益范圍從 0dB到 60dB，10 dB步進(jìn)可調(diào)，電壓增益誤差不大于 5%，通頻帶為 040kHz，電路結(jié)構(gòu)采用 3級(jí)反相放大器級(jí)連而成，如下圖?，F(xiàn)要求對(duì)下圖進(jìn)行補(bǔ)充完整，并輸入幅值為 10mV的正弦信號(hào)進(jìn)行測(cè)試（根據(jù)電路的幅頻特性和輸入輸出波形判斷設(shè)計(jì)是否達(dá)到要求）。 無源濾波器和有源濾波器分別由哪些元件組成？它們各有何特點(diǎn)？無源濾波器：由無源器件 R、C和L組成。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：通帶為低頻時(shí)，L體積和重量大；濾波效果不理想，邊沿不陡；帶載能力差；不能對(duì)信號(hào)放大。有源濾波器：由無源器件 R、C和運(yùn)算放大器組成。優(yōu)點(diǎn)：濾波效果好

15、；帶載能力強(qiáng)（運(yùn)放輸出阻抗低）；能提供一定增益。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)較復(fù)雜，成本較高。有源濾波器設(shè)計(jì)考慮的原則是什么？電路類型選擇MFB型和 Sallen-Key各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際選用。設(shè)計(jì)通帶較寬的帶通濾波器時(shí)，可用低通和高通合成，這樣比帶通濾波器好。階數(shù)選擇階數(shù)越高，幅頻特性曲線越接近理想濾波器。運(yùn)放的要求輸入信號(hào)較?。ㄈ?lt;10mV）時(shí)，應(yīng)選用低漂移（VOS）運(yùn)放。 GBW>100×Gain×fc壓擺率 SR>2×VOP×fc（VOP為輸出信號(hào)電壓幅值）MFB和SALLEN-KEY兩種有源濾波器電路類型各有何特點(diǎn)？ 無限增益多重反饋濾波器(

16、MFB)反相濾波器優(yōu)點(diǎn)：Q值、截止頻率對(duì)元器件改變的敏感度較低，增益大缺點(diǎn)：輸入阻抗低，增益精度不高 Sallen-Key型濾波器同相濾波器優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗高，增益精度高（增益設(shè)置與濾波電阻電容無關(guān)）缺點(diǎn)：增益有限（一般地，二階時(shí)，放大倍數(shù)<3）PID分別指的是什么？什么是PID控制器（PID算法）？其控制系統(tǒng)原理框圖是什么？各校正環(huán)節(jié)（分量）的主要作用是什么？比例(P)、積分(I)和微分(D)error(t) u(t) 簡(jiǎn)單來說，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系

17、統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。 單片機(jī)中常用的算法有哪些？了解它們的基本工作原理。（1）均值濾波是最簡(jiǎn)單、有效的濾波方法，有利于低速單片機(jī)的程序處理（2）中值濾波的思想是將數(shù)組中的數(shù)據(jù)n個(gè)最大值和n個(gè)最小值同時(shí)剔除，將剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是提高了均值數(shù)據(jù)的可靠性且增加的消耗時(shí)鐘周期又不多，缺點(diǎn)是有很大可能性將正確的數(shù)據(jù)剔除，較小可能性將錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)未剔除（3）CRC校驗(yàn)是數(shù)據(jù)通信中常用的

18、校驗(yàn)方法常用的有線通信有哪些？無線通信有哪些？無線通信主要有紅外、藍(lán)牙、ZigBee等有線通信主要有 RS-232、USB、M_BUS、CAN等。RS-232通信、RS-485通信、紅外通信的特點(diǎn)（如通信距離等）分別是什么？RS-232通信、通信距離在1.515m之間。RS-485通信、RS-485標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、速率高。紅外通信、成本低廉和廣泛的兼容性等優(yōu)點(diǎn)，傳輸距離近。當(dāng)前紅外通信距離最長(zhǎng)為3m，接收角度為 30°。了解 TTL轉(zhuǎn)RS-232硬件電路掌握 TTL轉(zhuǎn)RS-485的硬件電路和軟件控制方法。 穩(wěn)壓器可分為哪兩類？線性穩(wěn)壓器、開關(guān)升壓降壓穩(wěn)壓器直流穩(wěn)

19、壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？ （1）、最大輸出電流Iomax（2）、輸出電壓VO（3）、紋波電壓。（4）、電壓調(diào)整率。（5）、負(fù)載調(diào)整率。（6）、輸出電阻。（7）、轉(zhuǎn)換效率。掌握7805、LM317的典型工作電路，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，外圍元器件的作用等。理解BUCK電路和BOOST電路的工作原理（何時(shí)充放電？充放電的電流方向，輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系等）。 鋰離子電池有何優(yōu)點(diǎn)？鋰離子電池充電要注意哪些事項(xiàng)？?jī)?yōu)點(diǎn)：工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)特點(diǎn)：(1)高能量密度，鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘電池的40%50%，鎳氫電池的20%30%，因此，鋰電池具有更高的重量能量比、體積能量比。(2)高電壓，單節(jié)鋰電池電壓平均為 3.6 V，等于三只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓。(3)自放電小，可長(zhǎng)時(shí)間存放。(4)無記憶效應(yīng)，鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，所以鋰電池充電前無須放電。(5)壽命長(zhǎng)，正常工作條件下，鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)大于 500次。(6)多個(gè)鋰電池可以隨意并聯(lián)使用。(7)無污染，由于鋰電池中不含鎘、鉛等重金屬元素，對(duì)環(huán)境無污染，是理想的綠色電池。(8)快速充電，如果使用額定電壓為 4.2 V的恒流恒壓充電器，可以使鋰離子電池在一至兩個(gè)小時(shí)內(nèi)充滿。注意事項(xiàng)：(1)