測控電路復習重點-張國雄第三版知識講解

測控電路復習(fùxí)重點第一章緒論(xùlùn)1、精密儀器對測控電路的主要要求可概括為精，快，靈；首要要求：高精度。2、測控電路的組成3、提取信號，抑制噪聲，采用調(diào)制(tiáozhì)解調(diào)，信號分離。4、測控電路的類型與發(fā)展趨勢第一頁，共42頁。第二章信號(xìnhào)放大電路1、重點掌握：三運放原理(P27)；2、電橋放大電路：針對什么樣的傳感器？電參量式傳感器：如電感式、電阻應變式、電容式等3、自動調(diào)零和低漂移集成運算放大電路的原理（P31、P32）4、自舉式高輸入阻抗(shūrùzǔkànɡ)放大電路：自舉原理。5、隔離放大器的基本組成及符號第二頁，共42頁。第三頁，共42頁。自舉式高輸入阻抗(shūrùzǔkànɡ)電路第四頁，共42頁。自舉組合(zǔhé)電路第五頁，共42頁。第六頁，共42頁。第三章信號(xìnhào)調(diào)制解調(diào)電路1、調(diào)制解調(diào)的功用(gōngyòng)，采用調(diào)制解調(diào)的目的。2、調(diào)頻，調(diào)幅，調(diào)相，脈沖調(diào)制的數(shù)學表達式，并畫出它們的波形。3、什么是雙邊帶調(diào)幅？請寫出其數(shù)學表達式，畫出它的波形4、(P62)信號相加調(diào)制原理，包絡檢波電路的基本工作原理。5、什么是包絡檢波？第七頁，共42頁。6.為何采用精密檢波電路？7.什么是相敏檢波，為何采用？8.相敏檢波、包絡檢波在電路性能、功能上的區(qū)別。9.開關式相敏檢波電路。10.相加式相敏檢波電路圖（3-17a）Us與Uc之間的關系(guānxì)，工作曲線，電路原理。11.相敏檢波電路的選頻與鑒相特性：作用和原理？12、鑒相電路的原理。13、脈沖調(diào)寬信號的解調(diào)方式。第八頁，共42頁。調(diào)制(tiáozhì)傳感器調(diào)制(tiáozhì)電路(diànlù)調(diào)制開關電路調(diào)制乘法器調(diào)制信號相加調(diào)制調(diào)相調(diào)頻調(diào)幅脈沖調(diào)寬第九頁，共42頁。解調(diào)(jiědiào)包絡檢波相敏檢波(jiǎnbō)二極管與晶體管包絡檢波精密(jīngmì)檢波半波全波第十頁，共42頁。+us–

半波整流器低通濾波器+u?s–iiCR4uoR1R?2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2+–uA+–u?AA半波精密檢波(jiǎnbō)電路第十一頁，共42頁。+us–

半波整流器低通濾波器+u?s–iiCR4uoR1R?2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2R’3+–uA+–u?AA全波精密檢波(jiǎnbō)電路之一第十二頁，共42頁。uoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1∞-++N1∞-++N2全波精密檢波(jiǎnbō)電路之一第十三頁，共42頁。高輸入阻抗全波精密檢波(jiǎnbō)電路之三第十四頁，共42頁。相敏檢波(jiǎnbō)乘法器相敏檢波(jiǎnbō)開關(kāiguān)式相敏檢波相加式相敏檢波第十五頁，共42頁。乘法器式相敏檢波(jiǎnbō)電路第十六頁，共42頁。uousUcRVRR∞-++Na)uousR2R3R1R6R4R5V1UcV2∞-++NUcb)UcOtusOtuoOtc)UcOtuoOtusOtd)開關式相敏檢波(jiǎnbō)電路第十七頁，共42頁。causT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+uc+––相加式半波相敏檢波(jiǎnbō)電路第十八頁，共42頁。精密(jīngmì)整流型相敏檢波電路第十九頁，共42頁。例、在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0-100Hz，應怎樣選取載波信號的頻率？應怎樣選取調(diào)幅信號放大器的通頻帶？信號解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？為了正確進行信號調(diào)制必須要求ωc>>Ω，通常至少要求ωc>10Ω。這樣，解調(diào)時濾波器能較好地將調(diào)制信號與載波信號分開，檢出調(diào)制信號。若被測信號的變化頻率為0-100Hz，則載波信號的頻率ωc>1000Hz。調(diào)幅信號放大器的通頻帶應為900-1100Hz。信號解調(diào)后，濾波器的通頻帶應>100Hz，即讓0-100Hz的信號順利通過(tōngguò)，而將900Hz以上的信號抑制，可選通頻帶為200Hz。第二十頁，共42頁。

相敏檢波電路與包絡檢波電路在功能、性能與在電路構成上最主要(zhǔyào)的區(qū)別是什么？相敏檢波電路與包絡檢波電路在功能上的主要的區(qū)別是相敏檢波電路能夠鑒別調(diào)制信號相位，從而判別被測量變化的方向。在性能上最主要的區(qū)別是相敏檢波電路具有判別信號相位和頻率的能力，從而提高測控系統(tǒng)的抗干擾能力。從電路結構上看，相敏檢波電路的主要特點是，除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號外，還要輸入一個參考(cānkǎo)信號。有了參考(cānkǎo)信號就可以用它來鑒別輸入信號的相位和頻率。參考(cānkǎo)信號應與所需解調(diào)的調(diào)幅信號具有同樣的頻率，采用載波信號作參考(cānkǎo)信號就能滿足這一條件。第二十一頁，共42頁。從相敏檢波器的工作機理說明為什么相敏檢波器與調(diào)幅(diàofú)電路在結構上有許多相似之處？它們又有哪些區(qū)別？只要將輸入的調(diào)制信號乘以幅值為1的載波信號就可以得到雙邊頻調(diào)幅(diàofú)信號。若將再乘以，就得到利用低通濾波器濾除頻率為和的高頻信號后就得到調(diào)制(tiáozhì)信號，只是乘上了系數(shù)1/2。這就是說，將調(diào)制(tiáozhì)信號ux乘以幅值為1的載波信號就可以得到雙邊頻調(diào)幅信號us，將雙邊頻調(diào)幅信號us再乘以載波信號，經(jīng)低通濾波后就可以得到調(diào)制(tiáozhì)信號ux。這就是相敏檢波電路在結構上與調(diào)制(tiáozhì)電路相似的原因。相敏檢波器與調(diào)幅電路在結構上的主要區(qū)別是調(diào)幅電路實現(xiàn)低頻調(diào)制(tiáozhì)信號與高頻載波信號相乘，輸出為高頻調(diào)幅信號；而相敏檢波器實現(xiàn)高頻調(diào)幅信號與高頻載波信號相乘，經(jīng)濾波后輸出低頻解調(diào)信號。這使它們的輸入、輸出耦合回路與濾波器的結構和參數(shù)不同。第二十二頁，共42頁。P67開關(kāiguān)式全波相敏檢波電路第二十三頁，共42頁。P89-90第二十四頁，共42頁。第二十五頁，共42頁。P93脈寬調(diào)制電路(diànlù)電容C在兩個半周期通過不同的電阻進行充電，充電時間常數(shù)不同，從而(cóngér)輸出信號的占空比隨著兩支充電回路的阻值而變化，即輸出信號的脈寬受被測信號調(diào)制。Rp2和Rp3為差動電阻傳感器的兩臂，其和為一常量。第二十六頁，共42頁。精密整流型全波相敏檢波(jiǎnbō)電路第二十七頁，共42頁。第四章信號(xìnhào)分離電路1、4種常見的濾波器及示意圖、性能。2、傳遞函數(shù)的定義，由傳遞函數(shù)我們可以得到濾波器的幅頻和相頻特性。3、濾波器特性的逼近(bījìn)：有哪幾種逼近(bījìn)方法，什么時候采用什么樣的逼近(bījìn)方法？第二十八頁，共42頁。第二十九頁，共42頁。第三十頁，共42頁。第五章信號運算(yùnsuàn)電路1、具有溫度補償?shù)膶?shù)、指數(shù)運算(yùnsuàn)電路的輸出和輸入關系推導，乘法和除法運算(yùnsuàn)電路2、常用特征值運算(yùnsuàn)電路：絕對值運算(yùnsuàn)電路；峰值檢測電路、平均值運算(yùnsuàn)電路、函數(shù)運算(yùnsuàn)電路第三十一頁，共42頁。第三十二頁，共42頁。參數(shù)(cānshù)獨立可調(diào)PID調(diào)節(jié)器①閉合(bìhé)開關S，使積分電容CI充分放電，調(diào)整RD=0，這時相當于純比例調(diào)節(jié)器；②在輸入端加方波信號，調(diào)節(jié)RP，使AP逐漸增大到使波形出現(xiàn)輕度振蕩，這時相當于無微分環(huán)節(jié)；③逐步增大RD降低微分臨界頻率，直到波形不振蕩為止；④斷開開關S，使積分臨界頻率增大，直到過渡狀態(tài)持續(xù)時間最短。第三十三頁，共42頁。第六章信號(xìnhào)轉(zhuǎn)換電路模擬(mónǐ)開關的種類采樣(cǎiyànɡ)保持電路的組成、主要參數(shù)電壓比較器的門限電壓的求取電壓頻率轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路第三十四頁，共42頁。設計高速S/H電路，①可以選用高速元件；②增大驅(qū)動電流來減小存儲電容的充電時間(shíjiān)。圖6-10與6-9的工作原理相同，只是N2未在反饋回路中，使電路工作速度得以提高，在保持狀態(tài)，因V、V2的沒有得到抑制，故將降低電路的采樣精度。第三十五頁，共42頁。電路是應用補償電容C1來減小開關漏電流及運放偏置電流的影響，從而提高保持電路的精度。①當Uc為高電平時，VD1使V1的UGS1>UP1(夾斷電壓)，開關斷開，VD2反偏使V導通，V2導通，電路處于采樣狀態(tài)。主模擬開關V處于閉環(huán)回路中，其導通電阻Ron以及N2的失調(diào)(shītiáo)和漂移對精度的影響均有較大地削弱，電路采樣精度較高。但因C和C1都引入時間常數(shù)，因而限制了電路的工作速度。②當Uc為低電平時，V和V2截止，V1導通，電路處于保持狀態(tài)。第三十六頁，共42頁。P160第三十七頁，共42頁。試述在S/H電路中對模擬開關、存儲電容(diànróng)及運算放大器這三種主要元器件的選擇有什么要求。

選擇要求如下：模擬開關：要求模擬開關的導通電阻小，漏電流小，極間電容(diànróng)小和切換速度快。存儲電容(diànróng)：要選用介質(zhì)吸附效應小的和泄漏電阻大的電容(diànróng)。運算放大器：選用輸入偏置電流小、帶寬寬及轉(zhuǎn)換速率（上升速率）大的運算放大器；輸入運放還應具有大的輸出電流。第三十八頁，共42頁。如果要將4～20mA的輸入直流電流轉(zhuǎn)換為0～10V的輸出直流電壓，試設計其轉(zhuǎn)換電路(diànlù)。該轉(zhuǎn)換電路(diànlù)如圖X6-3所示。根據(jù)圖X6-3電路(diànlù)，有R3∞-++NuoR1R2R4iuiUb圖X6-3取R1=250Ω，當i=4mA時，ui=1V，當i=20mA時，ui=5V。

因此(yīncǐ)要求第三十九頁，共42頁。試分析圖6-36中各電路的工作原理，并畫出電壓傳輸特性(tèxìng)曲線。圖6-36題6-5圖a)b)∞-++NR1R2R3uouiURVS1VS2∞-++NR1R2R3uouiURVSVD1VD2R

此電路為一施密特電路。比較(bǐjiào)器輸出的高、低電壓分別為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值UZ、-UZ，因此運算放大器同相端兩個門限電壓為：

當ui<UR時，VD1截止(jiézhǐ)，uo輸出為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值UZ；當ui>UR時，VD1導通，運算放大器輸出負向飽和電壓-E，VD2截止(jiézhǐ)，uo=0，此時運算放大器同相端門限電壓為：當ui由大變小并小于UT時，uo=UZ。第四十頁，共42頁。uouoUZU1U2uiO-UZUZOURUTuia)