天津大学测控电路期末试题及答案1

1 天大期末试题一答案 一 选择题 每小题 2 分 共 20 分 1 右图所示电路为自举组合电路 其输入电流 i 为 A 0 B ui 10k C ui 20k D ui 30k C 2 右图所示电路的输出电压为 A 1 io uu B 1 io uu C 1 io uu D D 1 io uu 3 右图所示电路中的 R 为电感传感器 当对被测量进行测量时 该电路输出为 A 调幅信号 B 调相信号 C 调频信号 D 调宽信号 B 4 公式为 2 00 2 2 0 2 SS SK SH P A 二阶有源低通滤波器的传递函数 B 二阶有源高通滤波器的传递函数 C 二阶有源带通滤波器的传递函数 D 二阶有源带阻滤波器的传递函数 D uoui 10k i uo2 20k 100k R3 20k R2 N1 100k N2 uo R R 1 R 1 ui R N U T R C Us 2 5 右图所示电路的输入信号 ui是代表测量振动幅值的交变信号 该电路可实现 A 负峰值运算 B 正峰值运算 C 峰峰值运算 D 绝对值运算 A 6 一个 10bit 逐次逼近 A D 转换器 其满量程电压为 10V 若模拟输入电压 其数字输出量的数值为V1 i u A 0001100101 B 0001100110 C 0001000110 D 0001010101 B 7 在相位跟踪细分电路中 相位基准 A 既是反馈环节 又是细分机构 分频数等于细分数 B 是反馈环节 但不是细分机构 C 是细分机构 且分频数等于细分数 但不是反馈环节 D 既是反馈环节 又是细分机构 细分数是分频数的 2 倍 A 8 右图是晶体管三相桥式逆变器 对其特点的叙述哪一个是不正确的 A 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管 各导通 1200 B 上 下桥臂晶体管导通状态互相间隔 600 C 各相之间相位差为 1200 D 换流只能在上下桥臂间进行 D 9 在 PWM 功率转换电路中 有制动工作状态和不可逆的意思是 A 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压 B 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压 N1 Ui Uo UC R1 VD1 S C N2 R2 VD2 R3 M VD3 E A C1 A VD1VD5V5V3V1 V4VD4V6VD6V2VD2 3 C 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压 D 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压 B 10 晶闸管的关断条件是 A 阳极接低电平 阴极接高电平 B 阳极与阴极之间的电流小于其维持电流 C 阳极接低电平 阴极也接低电平 D 与阳极和阴极电压无关 仅需门极电压接低电平 B 二 简答题 30 分 1 什么是隔离放大电路 画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理 答 隔离放大电路是指电源 输入放大器及输出放大器没有公共端 即不共地 光耦合隔离放大电路的基本原理如图所示 它是通过中间的一个光电隔离器将输 入与输出放大器隔开的 这样可提高抗干扰能力 2 什么是双边带调幅 请写出其数学表达式 并画出其波形 答 双边带调幅是在调幅信号中 将载波信号幅值 Um 取 0 从而得到频带在 范围内的调幅信号 c 4 t x O t O uc us O t 数学表达式 ttUttmXU cxmcms coscoscoscos 调制信号幅度 调制信号角频率 载波角频率 调制度 m X c m 3 如图所示电路为无限增益多路反馈型二阶滤波电路还是压控电压源型二阶滤 波电路 如果想构成二阶高通滤波电路 Y1 Y5的 RC 元件该如何选取 答 此电路为无限增益多路反馈二阶 滤波电路 若要构成高通滤波电路 Y1 Y2 Y3应为电容 Y4 Y5应为电阻 4 如图所示 是一采样保持电路 简述电容 C1的作用及该电路的优缺点 N Y4 Y1 Y3 Y2 Y5 R ui t uo t 5 uo ui C V Uc VD1 VD2 V1 N2 N1 R1 C1 R3 R2 V2 答 此电路中 C1为反馈校正电容 在电路的保持阶段 V2的漏电流及 N2的偏置 电流在 C1上产生的电压与 V 的漏电流和 N2偏置电流在 C 上产生的电压数值相等 方向相反 这样就大大减弱了 V 的漏电流和 N2偏置电流对输出的影响 保持精 度提高 此电路的精度很高 但由于电容 C1 C 等的存在 引入了多个时间常数 故而转换速率下降 即此电路的精度是靠牺牲速度实现的 5 如图所示是电容强迫换流的原理图 图中 K1是主晶闸管 K2是辅助晶闸管 R 为负载电阻 C 为换流电容 简述其工作原理 若 R1 R2 100 晶闸管的 关断时间秒 确定电容 C 的取值范围 3 10 q t 答 在 K1导通时 Ud通过 R2 K1给 C 充电至电压 两端电压为 Ud 后来 K2导通 C 便通过 K2 K1放 电 放电电流使 K1中电流迅速减为零 后 C 通过 Ud R1放电 直至放电电流为 0 C 两端电压为 Ud 此过程中 K1开始承受一定时间的反向电压 从而使 K1关断 实现换流 K1 承受反向电压的时间 而要求 2ln 0 RCt q tt 0 uF R t C q 4 14 2ln100 10 2ln 3 故电容 C 应大于 14 4uF 6 简述 A D 转换电路中分辨率和精度的区别 A D 转换电路的分辨率是指 将连续的模拟信号转换为离散的数字信号时对 应一定幅度的电压范围 当超过这一幅度的电压时 输出的数字信号将发生变化 这样能分辨的电压范围即为分辨率 而精度是指 理想的 ADC 指不含量化误差的误差 如元器件的误差和噪声 等引起的误差 精度指包含误差的比例 常用量程的百分比或 pp n 表示 三 利用 4 个性能相同的传感器测量一个轴在 4 个截面上的直径 得到的信号电 压为 u1 u2 u3 u4 要想求其平均直径 可采用什么电路 请画出电路图 R1 C R2 K1 K2 Ud 6 并写出电路输出电压公式 7 分 解 要求平均直径 可采用平均值运算电路 此题要求四个电压的平均值 即为 求加权平均值 可利用加法电路实现 电路图如下 取 R1 R2 R3 R4 4R5 就有 U0 U1 U2 U3 U4 4 只要再通过一个反向电路 就可得到真正的四个电压的平均值了 四 如图所示电路为何种电路 当输入信号 us与 Uc的波形如图所示时 画出 uo 在加电容 C 前后的波形 8 分 答 此电路为整流型精密相敏检波电路 波形如图 C 10k uo 10k 10k 10k 5k Uc N 1 N 2 10k V1 V2 uA us Uc 7 图 1 为不接电容 C 的情况下 UO的波形 图 2 为接电容 C 的情况下 UO的波 形 五 如图所示电路为何种放大电路 写出输出电压 uo与输入电压 ui1 ui2之间的 关系式 并说明该电路的主要特点 10 分 此电路为高共模抑制比放大电路 P iiiooi R R uu K uu K uu I 122211 100100 211 100100 i P i P P o u R u R R u 122 100100 i P i P P o u R u R R u 200 2121ii P P oo uu R R uu P P ii oo d R R uu uu k 200 21 21 200 5 20 100 2121ii P P ooo uu R R uuu 若 KRP10 105 210ii uuu 特点 1 电阻对称 增益可调 ui1 ui2 uo1 uo2 100k 10k 100k 20k 20k 100k uo 100k N1 IR N2 N3 8 2 共模电压 飘移 失调电压均在 RP 两端自动消除 不产生影响 具有 高共模抑制能力 六 下图是 LM131 用作电路转换的简化电路图 电流源输出电流由内部基准电 S i 压源供给的 1 9V 参考电压和外接电阻决定 S R SS RVi 9 1 1 简述该电路的工作原理 2 当为某一正值时 画出电压和输出的波形 i u 6 u 0 u 3 若 当输入电压为 1V 时 求输出电压的频 470 tLS RRRuFCt01 0 率 10 分 1 1 单稳 态定 时器 Q iS uo 4 3 5 7 6 1 2 8 RL CL ui RS S Rt Ct U u6 u5 E V Q 器 输入 比较 解 1 此电路为 V f 转换电路 当 U6 Ui时 输出为低电平 Q 0 U0为高电平 9 S 接 1 is给 CL充电 且 U 通过 Rt 给 Ct 充电 当 Us 达到单稳态触发电压时 使单稳翻转 Q 1 V 导通 U0输出低电平 Ct 通过 Rt 及 V 放电 CL通过 RL 放电 CL充电时间 Rt Ct 由决定 放电时间 U6 Ui由大小决定 U0就可输出频 率与 Ui有关的脉冲信号了 2 3 由T Ri Ui RtCt RS 3ln 9 1 得MHz Ui f1 0 01 0 4701 19 1 七 下图是微机细分原理框图 两路原始正交信号为和 sin 1 Au cos 2 Au 1 简述该电路的细分原理 2 若想对输入信号实现 400 细分 如何实现 写出相位角对应的细分数的表达 式 9 分 10 辨向电路 可逆计数器 数字计算机 Acos 过零 比较器 显示电路 Asin 解 1 U1 U2经比较器后整形为方波 在一个周期内 根据 U1 U2的正负以及 大小关系可以实现 8 细分 然后通过计算机内部软件细分可以达到更高的细分精 度 实现更高的细分 2 若要实现 400 细分 则每一卦限要 400 8 50 细分 即将 45 度角进行 50 细分 存入计算机 表达式为 45 50