测控电路考试题库 选择 填空 简答.doc

1、 噪声系数噪声系数也叫噪声因数，是放大器的输入端信噪比域输出端信噪比的比值。所谓信噪比实质信号有效功率S对噪声有效功率N的比值，所以信噪比通常用S/N表示。而噪声系数用F表示，其表达式为F=（S/N）i/（S/N）o（输入信噪比 / 输出信噪比）噪声系数是度量放大器在方达过程中信噪比恶化程度的指标。2、同相、反相放大电路优缺点反相放大电路的有点是性能稳定，缺点是输入阻抗比较低，但一般能满足大多数场合的要求，因而在电路中应用较多与反相方达电路相比，同相放大电路具有高输入阻抗，但也有易受干扰的不足3、 调制、解调、包络检波概念调制：用一个信号（调制信号）去控制另一作为载体的信号（载波信号），让后者的某一参数（幅值、频率、相位、脉冲宽度等）按照前者的值变化解调：从已调信号中检出调制信号的过程成为解调包络检波电路：幅值调制就是让已经调制信号的幅值随着调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法成为包络检波，实现解调的电路叫做包络检波电路4、 相敏检波电路的简述、功效、原理包络检波电路两个问题：第一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或者全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位；第二是包络检波电路不具有区分不同载波频率的信号的能力。相敏检波电路功能：使检波电路具有判别信号和选频的能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了需要解调的调幅信号外，还需要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用他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，采用载波信号或由它获得的信号作为参考信号就能满足这一条件。相敏检波电路又称为同步检波电路相敏检波电路原理：讲调制信号Ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带幅值信号Us，将双边带条调幅信号Us再乘以载波信号，经过低通滤波后就可以得到调制信号Ux。相敏检波电路可以用与调制电路相似的电路来实现。5、 微分鉴频原理调频信号Us的数学表达式为Us=Umcos（Wc+mx）t，讲此公式对t求导得到 dUs/dt=-U（Wc+mx）sin（Wc+mx）t 这是一个调频条调幅信号。利用包络检波检出他的幅值变化，就可以得到含有调制信号的信息Um（Wc+mx）。通过定零，即测出x=0时的输出，可以求出UmWc。通过灵敏度标定，即测定x改变时输出的变化，可以求出UmM，从而获得调制信号x6、 调相的概念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。线性调相信号Us的一般表达式为 Us=Umcos（Wct+mx）式中Wc为载波信号的角频率，Um为调相信号中载波信号的幅度，m为调制度7、 滤波器概念、作用、分类概念：滤波器是具有频率选择作用的电路或者运算处理系统。也就是说，滤波器处理可以利用模拟电路实现，也可以利用数字运算处理系统实现作用：抑制噪声功率、滤除噪声、各种信号的分离，例如讲表面粗糙度信号与波度信号分开，将传输线路中不同信道信号分开，讲调制信号与载波信号分开，提取特定频率成分的信号等。原理：滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同的频带中时，利用滤波器对不通频率信号具有不通衰减作用的特点，从频率实现信号分离。分类：按照处理信号形式不同分为：模拟和数字 前者处理连续的模拟信号 后者为离散的数字信号按照对不同频率信号的选择作用可以分为：低通（通带从零延伸到某一个规定的上限频率）、高通（通带从某一个规定的下限频率延伸到无穷大）、带通（通带位于两个有限非零的上下限频率之间）、带阻（阻带位于两个有限非零的上下限频率之间）、全通（各种频率的信号都可以通过，但不同频率信号的相位不同的变化，它实际上是一种移相器）滤波器根据电路组成可以分为：LC无源滤波器、RC无源滤波器、由特殊原件构成的无源滤波器、RC有源滤波器滤波器还可以按照许多其他不同的特征分类。滤波器的输出与输入信号电压（或者电流）之间的关系通常用微分方程来描述，根据微分方程的阶数滤波器可以分为一阶、二阶、多阶等。8、 滤波器特性的逼近原则实践中当电路阶数一定时，人们设计滤波器时候往往侧重于某一方面性能要求与应用特点，选择适当的逼近方法，实现对理想滤波器的最佳逼近巴特沃斯逼近：这种逼近的原则是在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内最为平坦。切比雪夫逼近：这种逼近方法的基本原则是允许通带内有一定的波动量，故在电路阶数一定的条件下，可以使幅频特性更接近矩形贝塞尔逼近：这种逼近防范与前两种不通，它主要侧重于相頻特性，其基本原则是使相頻特性线性度最高，群时延函数最接近于常量，从而使相頻特性引起的相位失真最小。9、 有源滤波器的设计步骤第一、传递函数的确定 确定电路传递函数应该首先按照使用要求，选择一种逼近方法。在一般测控系统中，只有个别对相位失真非常敏感的电路才会采用贝塞尔逼近，大多数情况下多采用巴特沃斯与切比雪夫第二、电路结构的选择 同一类型的电路结构，特性基本相近，因此掌握各种基本电路性能特点对于滤波器电路设计是十分重要的。压控电压源型滤波电路使用原件数目较少，对有源器件特性理想程度要求较低，结构简单，调整方便，对于一般应用场合性能比较优良，应用十分普遍。第三、有源器件的选择 有源器件是有源滤波器电路的核心，其性能对滤波器特性有很大影响。实际应用时候应该考虑一下两个方面：器件特性不理想有源器件不可避免引入噪声、降低信噪比，从而限制有用信号幅值下限。第四、无源原件参数计算 当所有有源器件特性足够理想时，滤波电路特性主要由无源的R、C原件值决定。传统上，滤波器设计计算多基于图表法，即由图决定电路结构，由表决定原件值。10、平均值运算电路用哪种电路实现若干参数的平均值 如测量共建或者干截面的直径，若干点的平均温度等，这是可用求和方法求取平均值，x=（x1+x2+x3+xn）/N某一参数在一定时间变化的平均值 如管道测量流体压力，由于管道的震动等，会引入测量误差，这时可采育馆时间平均方法，即积分运算电路实现某些低频信号收到高频信号的干扰 如存在电源或者电磁干扰，这是可用低通滤波器进行滤波，滤除高频干扰。可用有源或者RC滤波器实现某一交变参数的有效值 例如交流电压或者电流的有效值，对有效值的精确测量需要采用热力学有效值定义的方法，但测量电路比较复杂。一般可以采用取绝对值再平均的方法。平均值运算采用低通滤波器，滤波后的输出直流信号正比于输入信号的平均值11、模拟开关的三个端子及其主要参数模拟开关有三个端子：控制端C、信号输入端I及输出端O，I O可以互换的为双向开关主要参数如下：导通电阻Ron是指开关闭合时所呈现的电阻截至电阻Roff实质开关管段时所呈现的电阻，他主要由于漏电所致电荷诸如是指与构成模拟开关的NMOS和PMOS管相伴的杂散电容引起的一种电荷变化，是开关过程中模拟开关的寄生电容失配及其对输出信号完整性影响的函数延迟时间是指控制信号改变时候对应产生的输出延迟时间，包括开关导通延迟时间和开关截至延迟时间，由模拟开关的寄生电容所致常用的模拟开关原件包括二极管开关、双极型晶体管开关、结型场效应晶体管（JEEF）开关、MOS型场效应晶体管（MOSFET）开关等12、采样保持电路的原理、对运放电容等基本要求以及几个参数 时间长短说明什么原理：采样保持电路只要有存储电容C、模拟开关S及输入、输出缓冲放大器等组成。当控制信号Uc为高电平时,开关S接通，模拟信号ui通过S向C充电，输出电压跟踪输入模拟信号的变化。当Uc为低电平时，开关S断开，输出电压Uo将保持在模拟开关断开瞬间的输入信号值。要求：输入放大器应该是一个具有优良转换速率和稳定电容负载能力的运算放大器，它对ui为高输入电阻，并为开关S和电容C提供极低的输出电阻，使电容C在模拟开关闭合时候尽可能快速的充电，及时跟踪输入ui。时间长短表示采样保持电路跟踪性能好坏 时间越长表示该电路跟踪性能越差主要参数：孔径时间Tap是指从发出保持指令的时刻起，直到模拟开关真正断开为止所需要的时间，在孔径时间内，S/H电路的输出热锅跟随输入信号变化，其实际保持值与希望值存在差异，成为孔径误差下垂率是指由于存储电容的电荷泄漏所引起的输出电压的变化率，输出放大器所需要输入偏置电流是引起下垂的重要因素模/数转换器在对模拟量转换时，均需要一定的时间，如果在此时间内，输入的模拟信号值是不确定的，则引起输出的不确定误差。最大误差一定出现在信号斜率最大处13、积分复原式基本原理当输入电压Ui0，记分器输出电压Uc负向增加，Uc=U1时，比较器输出又由正向限幅电压Uz突变为负向限幅电压Uz，V又处于截至状态，同时up恢复为U2，积分器重新开始积分。如此循环不已，因而积分器输出一串负向锯齿波，比较器输出相应频率的的矩形脉冲序列。显然输入电压越大，积分电容C充电电流及锯齿波电压的斜率就越大，因此每次达到负向门限电压U2的时间也越短，输出脉冲的频率就越高14、D/A及A/D转换器的主要技术指标D/A：分辨率、精度和建立时间分辨率是指当输入数字发生单位数码变化时，即LSB（最低有效位）产生一次变化时，所对应输出模拟量（电流或者电压）的变化量。实际使用中常用输入数字量的位数便是分辨率高低。精度是指加给定不过数字代码时候测的的实际模拟输出量和对应这个输入代码的理论模拟输出量之差。非线性误差、增益误差、失调误差等直接影响D/A转换器的精度建立时间是指输入数字量变化后，输出模拟量稳定到相应数字范围（通常为正负二分之一LSB）所需要的时间，是描述D/A转换速率快慢的一个重要参数。A/D：分辨率、量化误差、转换精度和转换时间分辨率是指能分辨的输入模拟电压的最小变化量，常以输出二进制尾数或者BCD位数表示量化误差是由于ADC的悠闲分辨率而引起的误差，既有限数值对模拟数值进行离散取值（量