测控电路复习提纲-张国雄第三版PPT课件.ppt

测控电路复习纲要 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 1 第二章信号放大电路 1 重点掌握 三运放原理 P27 2 电桥放大电路 针对什么样的传感器 电参量式传感器 如电感式 电阻应变式 电容式等3 自动调零和低漂移集成运算放大电路的原理 P31 P32 4 自举式高输入阻抗放大电路 自举原理 5 隔离放大器的基本组成及符号 2 3 自举式高输入阻抗电路 4 自举组合电路 5 6 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 调频 调幅 调相 脉冲调制的数学表达式 并画出它们的波形 3 什么是双边带调幅 请写出其数学表达式 画出它的波形4 P62 信号相加调制原理 包络检波电路的基本工作原理 5 什么是包络检波 7 6 为何采用精密检波电路 7 什么是相敏检波 为何采用 8 相敏检波 包络检波在电路性能 功能上的区别 9 开关式相敏检波电路 10 相加式相敏检波电路图 3 17a Us与Uc之间的关系 工作曲线 电路原理 11 相敏检波电路的选频与鉴相特性 作用和原理 12 鉴相电路的原理 13 脉冲调宽信号的解调方式 8 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 9 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 10 半波精密检波电路 11 全波精密检波电路之一 12 全波精密检波电路之一 13 高输入阻抗全波精密检波电路之三 14 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 15 乘法器式相敏检波电路 16 开关式相敏检波电路 17 相加式半波相敏检波电路 18 精密整流型相敏检波电路 19 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 c 通常至少要求 c 10 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 c 1000Hz 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 20 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 21 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 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 22 P67 开关式全波相敏检波电路 23 P89 90 24 25 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 26 精密整流型全波相敏检波电路 27 第四章信号分离电路 1 4种常见的滤波器及示意图 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 28 29 30 第五章信号运算电路 1 具有温度补偿的对数 指数运算电路的输出和输入关系推导 乘法和除法运算电路2 常用特征值运算电路 绝对值运算电路 峰值检测电路 平均值运算电路 函数运算电路 31 32 参数独立可调PID调节器 闭合开关S 使积分电容CI充分放电 调整RD 0 这时相当于纯比例调节器 在输入端加方波信号 调节RP 使AP逐渐增大到使波形出现轻度振荡 这时相当于无微分环节 逐步增大RD降低微分临界频率 直到波形不振荡为止 断开开关S 使积分临界频率增大 直到过渡状态持续时间最短 33 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 34 设计高速S H电路 可以选用高速元件 增大驱动电流来减小存储电容的充电时间 图6 10与6 9的工作原理相同 只是N2未在反馈回路中 使电路工作速度得以提高 在保持状态 因V V2的没有得到抑制 故将降低电路的采样精度 35 电路是应用补偿电容C1来减小开关漏电流及运放偏置电流的影响 从而提高保持电路的精度 当Uc为高电平时 VD1使V1的UGS1 UP1 夹断电压 开关断开 VD2反偏使V导通 V2导通 电路处于采样状态 主模拟开关V处于闭环回路中 其导通电阻Ron以及N2的失调和漂移对精度的影响均有较大地削弱 电路采样精度较高 但因C和C1都引入时间常数 因而限制了电路的工作速度 当Uc为低电平时 V和V2截止 V1导通 电路处于保持状态 36 P160 37 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 38 如果要将4 20mA的输入直流电流转换为0 10V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 取R1 250 当i 4mA时 ui 1V 当i 20mA时 ui 5V 因此要求 39 试分析图6 36中各电路的工作原理 并画出电压传输特性曲线 此电路为一施密特电路 比较器输出的高 低电压分别为稳压管稳压值UZ UZ 因此运算放大器同相端两个门限电压为 当uiUR时 VD1导通 运算放大器输出负向饱和电压 E VD2截止 uo 0 此时运算放大器同相端门限电压为 当ui由大变小并小于UT时 uo UZ 40 其电压传输特性