南信大滨江学院测控电路复习课件

1、“测控电路测控电路”复习提纲复习提纲复习要求复习要求1. 结合课堂讲授、平时作业以及实验，系统地复习本结合课堂讲授、平时作业以及实验，系统地复习本学期所学内容学期所学内容, 弄清楚每一个电路，不遗留问题。弄清楚每一个电路，不遗留问题。2. 2. 考试中严格遵守考场纪律，认真答题，对推导和考试中严格遵守考场纪律，认真答题，对推导和计算题要求写清楚每一个过程和步骤。计算题要求写清楚每一个过程和步骤。“测控电路测控电路”复习提纲复习提纲第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 信号放大电路信号放大电路 第三章第三章 信号调制解调电路信号调制解调电路第四章第四章 信号分离电路信号分离电路第五章第五章 信号运

2、算电路信号运算电路第六章第六章 信号转换电路信号转换电路第七章第七章 信号细分与辨向电路信号细分与辨向电路第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 测控电路的功用测控电路的功用第二节第二节 对测控电路的主要要求对测控电路的主要要求第三节第三节 测控电路的输入信号与输出信号测控电路的输入信号与输出信号第四节第四节 测控电路的类型与组成测控电路的类型与组成第五节第五节 测控电路的发展趋势测控电路的发展趋势1.1.对测控电路的主要要求（对测控电路的主要要求（精度高；高的输入阻抗和低的输出阻抗；精度高；高的输入阻抗和低的输出阻抗；响应速度快和动态失真小；转换灵活；可靠性与经济性）；响应速度快和动态失真小；转

3、换灵活；可靠性与经济性）；2.2.影响测控电路精度的主要因素（影响测控电路精度的主要因素（噪声与干扰；失调与漂移，主噪声与干扰；失调与漂移，主要是温漂；线性度与保真度要是温漂；线性度与保真度 ；输入与输出阻抗的影响）；输入与输出阻抗的影响）；3.为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？面？（模数转换与数模转换；信号形式的转换；量程的变换；信（模数转换与数模转换；信号形式的转换；量程的变换；信号的选取；信号处理与运算等）；号的选取；信号处理与运算等）；本章基本概念本章基本概念4.4.测控电路的输入信号与输出信号类型测控电

4、路的输入信号与输出信号类型 模拟信号模拟信号(非调制信号非调制信号,已调制信号）；已调制信号）； 数字信号数字信号(增量码信号；绝对码信号；开关信号）增量码信号；绝对码信号；开关信号）5. 模拟式测量电路和数字式测量电路的基本组成模拟式测量电路和数字式测量电路的基本组成6. 控制电路的基本组成控制电路的基本组成（开环控制；闭环控制）（开环控制；闭环控制）第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 信号放大电路信号放大电路要掌握的主要内容：要掌握的主要内容：n 典型测量放大电路典型测量放大电路: :n 隔离放大电路隔离放大电路. .反相放大电路反相放大电路同相放大电路同相放大电路差动放大电路差动放大电路

5、高共模抑制比放大电路高共模抑制比放大电路自动稳零放大电路自动稳零放大电路高输入阻抗放大电路高输入阻抗放大电路典型测量放大电路典型测量放大电路1. 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？一、基本概念一、基本概念2. 何谓差动放大电路？何谓差动放大电路？3. 差模信号的定义；差模信号的定义；共模信号的定义；共模抑制比的定义。共模信号的定义；共模抑制比的定义。4. 什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？5. 何谓高输入阻抗放大电路？应用于何种场合？何谓高输入阻抗放大电路？应用于何种场合？6. 何谓自举电路？应用于何种

6、场合？何谓自举电路？应用于何种场合？二、输入输出关系推导和分析二、输入输出关系推导和分析1. 基本差动电路输入输出关系推导；基本差动电路输入输出关系推导；2. 三运放高共模抑制比放大电路特点和输入输出关系推导；三运放高共模抑制比放大电路特点和输入输出关系推导；3. 自动稳零放大电路特点和工作原理分析；自动稳零放大电路特点和工作原理分析；隔离放大电路隔离放大电路一、什么是隔离放大电路？应用于何种场合？一、什么是隔离放大电路？应用于何种场合？二、隔离放大电路的基本类型和基本组成。二、隔离放大电路的基本类型和基本组成。变压器耦合；光电耦合变压器耦合；光电耦合主要内容：主要内容：n调制解调的功用与类型

7、调制解调的功用与类型n调幅式测量电路调幅式测量电路传感器调制和电路调制；传感器调制和电路调制；精密检波精密检波电路和相敏检波电路及应用电路和相敏检波电路及应用n调频式测量电路调频式测量电路传感器调制和电路调制；传感器调制和电路调制；鉴频电路（解调）鉴频电路（解调）n脉冲调制式测量电路脉冲调制式测量电路传感器调制和电路调制；传感器调制和电路调制；脉冲调制信号的解调脉冲调制信号的解调第三章第三章 信号调制解调电路信号调制解调电路第一节第一节 调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型1. 1. 什么是信号调制？什么是信号调制？ 2. 2. 什么是解调？什么是解调？3. 3. 在测控系统中为什么要采用

8、信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？4. 4. 在测控系统中常用的调制方法在测控系统中常用的调制方法5. 5. 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？已调信号？幅值调制（幅值调制（AM）频率调制（频率调制（FM)相位调制（PM)脉冲调宽脉冲调宽 (PWM)第二节第二节 调幅式测量电路调幅式测量电路一、基本概念一、基本概念1. 什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式并解释各项参数的物什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式并解释各项参数的物 理意义；画出调制信号、载波和已调信号的波形。理意义；画出调制信号、载波和已调信号的波形。2.2.确保信号调

9、制正常进行的条件是什么？确保信号调制正常进行的条件是什么？3. 为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它 的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？4. 为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？5. 什么是双边带调幅？试写出其数学表达式，并画出它的波形。什么是双边带调幅？试写出其数学表达式，并画出它的波形。6. 什么是包络检波和精密检波方法？什么是包络检波和精密检波方法？7.什么是相敏检波？在功能上和结构上具有什么特点？什么是相敏检波

10、？在功能上和结构上具有什么特点？第二节第二节 调幅式测量电路调幅式测量电路8. 什么是相敏检波？为什么要采用相敏检波？什么是相敏检波？为什么要采用相敏检波？9.9.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？主要的区别是什么？10.10.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？结构上有许多相似之处？它们又有哪些区别？ 11. 什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位什么是相敏检波电路的鉴相

11、特性与选频特性？为什么对于相位 称为鉴相，而对于频率称为选频？称为鉴相，而对于频率称为选频？ 二、输入输出关系推导和分析二、输入输出关系推导和分析第二节第二节 调幅式测量电路调幅式测量电路1. 如图如图3-13（p.66)所示是高输入阻抗全波精密检波电路，试分别画所示是高输入阻抗全波精密检波电路，试分别画 出等效电路图，并推导当输入出等效电路图，并推导当输入us0和和us0时输出时输出uo的表达式，的表达式， 并说明该电路如何实现全波检波。并说明该电路如何实现全波检波。 2. 调制信号、载波和调幅信号的时域波形。调制信号、载波和调幅信号的时域波形。三、计算和分析三、计算和分析 1. 在测控系统

12、中被测信号的变化频率为在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz，应当怎样选取载，应当怎样选取载 波信号的频率？应当怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解波信号的频率？应当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？调后，怎样选取滤波器的通频带？第二节第二节 调幅式测量电路调幅式测量电路第三节第三节 调频式测量电路调频式测量电路1. 什么是调频？写出调频信号的数学表达式并解释各项什么是调频？写出调频信号的数学表达式并解释各项 参数的物理意义；画出调制信号、载波和已调信号的参数的物理意义；画出调制信号、载波和已调信号的波形。波形。 2. 通过改变多谐振荡器的通过改变多

13、谐振荡器的C或或R实现调频的电路实现调频的电路(p.81图图3-30)结构和原理。结构和原理。3. 窄脉冲鉴频的基本原理和相应波形。窄脉冲鉴频的基本原理和相应波形。一、基本概念一、基本概念第四节第四节 脉冲调宽式测量电路脉冲调宽式测量电路一、基本概念一、基本概念1.什么是脉冲调宽？写出脉冲调宽信号的数学表达式并解释各项什么是脉冲调宽？写出脉冲调宽信号的数学表达式并解释各项参数的物理意义；画出调制信号、载波和已调信号的波形。参数的物理意义；画出调制信号、载波和已调信号的波形。2. 用电压变化实现脉宽调制的电路中，放大器同相端电压用电压变化实现脉宽调制的电路中，放大器同相端电压u+变化变化将会对脉

14、冲调宽产生什么影响？将会对脉冲调宽产生什么影响？第四章第四章 信号分离电路信号分离电路主要内容：主要内容：第一节第一节 滤波器基本知识滤波器基本知识 滤波器的功用和类型滤波器的功用和类型第二节第二节 RC有源滤波电路有源滤波电路 压控电压源型滤波电路压控电压源型滤波电路 无限增益多路反馈型滤波电路无限增益多路反馈型滤波电路 有源滤波器设计有源滤波器设计第三节第三节 集成有源滤波器集成有源滤波器 开关电容滤波原理开关电容滤波原理1.简述滤波器功能、分类及主要特性参数简述滤波器功能、分类及主要特性参数(包括特征频率包括特征频率 ，增益与，增益与衰耗，阻尼系数与品质因数，灵敏度衰耗，阻尼系数与品质因

15、数，灵敏度 ，群时延函数，波纹幅度，群时延函数，波纹幅度d和带宽和带宽B等等 ) ；2.试画出各种滤波器频率特性的通带、过渡带与阻带，并指出各自试画出各种滤波器频率特性的通带、过渡带与阻带，并指出各自的的-3dB点，该点所对应的是什么频率？点，该点所对应的是什么频率？3. 什么是三种不同逼近滤波器的主要特点？什么是三种不同逼近滤波器的主要特点？第一节第一节 滤波器基本知识滤波器基本知识一、基本概念一、基本概念二、有源滤波器设计步骤二、有源滤波器设计步骤 第二节第二节 RCRC有源滤波电路有源滤波电路1. 压控电压源型压控电压源型RC有源滤波器的结构和特点。有源滤波器的结构和特点。2.无限增益多

16、路反馈型无限增益多路反馈型RC有源滤波器的结构和特点。有源滤波器的结构和特点。一、基本概念一、基本概念1.传递函数的确定；传递函数的确定；2.电路结构选择；电路结构选择；3.有源器件的选择；有源器件的选择；4.无源元件参数计算。无源元件参数计算。 1. 1. 要求按照图图要求按照图图4-17 a4-17 a）设计二阶巴特沃斯低通）设计二阶巴特沃斯低通 滤波器，滤波器， ， ，按课本表按课本表4-2与表与表4-3设计设计 第二节第二节 RCRC有源滤波电路有源滤波电路kHz1cf1pK 三、计算和分析三、计算和分析主要内容：主要内容：第一节第一节 加法、减法运算电路加法、减法运算电路 一、加法运

17、算电路一、加法运算电路 二、减法运算电路二、减法运算电路 （一）利用加法运算电路实现减法运算（一）利用加法运算电路实现减法运算 （二）用单一运算放大器实现减法运算（二）用单一运算放大器实现减法运算第二节第二节 微分积分运算电路微分积分运算电路 一、积分运算电路一、积分运算电路 （一）有源积分运算电路（一）有源积分运算电路 （二）增量积分电路（二）增量积分电路 二、微分运算电路二、微分运算电路 （一）基本微分电路（一）基本微分电路 （二）实际微分电路（二）实际微分电路第五章第五章 信号运算电路信号运算电路第一节第一节 加法、减法运算电路加法、减法运算电路 加、减法运算电路的构成和输入输出关系的推

18、导；加、减法运算电路的构成和输入输出关系的推导；第五章第五章 信号运算电路信号运算电路第二节第二节 积分微分运算电路积分微分运算电路 1. 1. 基本积分电路的微分方程、积分器的阶跃相应曲线；基本积分电路的微分方程、积分器的阶跃相应曲线； 2. 2. 基本微分电路的微分方程、微分器的阶跃相应；基本微分电路的微分方程、微分器的阶跃相应；一、积分和微分运算电路的基本概念一、积分和微分运算电路的基本概念二、推导、分析和计算二、推导、分析和计算练习：练习：5-15-1，5-25-2，5-35-3，5-45-4三、推导、分析和计算三、推导、分析和计算第五章第五章 信号运算电路信号运算电路3i2i1 i5

19、i2i1 io5151UUUUUUU5-2.5-2.试设计一个能实现试设计一个能实现加减混合运算的电路。加减混合运算的电路。该加减混合运算电路如图所示。该加减混合运算电路如图所示。u01对运放对运放N1，011uV)(51444444444454321543211iiiiiiiiiiuuuuuRRRuRRRuRRRuRRRuRRRuVN1N211VV)(515432101iiiiiuuuuuu对理想运放，对理想运放，所以，所以，3R5R第五章第五章 信号运算电路信号运算电路03210321285)(813535755757557575575uuuuRRRuRRRuRRRuRRRuViiiiii

20、)(81)(51855355432154321012iiiiiiiiiiuuuuuuuuuuRRRuV22VV对运放对运放N2，对理想运放，对理想运放，所以，所以，)(51)(51)(8185)(81321543210543210321iiiiiiiiiiiiiiiiuuuuuuuuuuuuuuuuuu5-3.5-3.由理想运算放大器构成的反相求和电路如图所示。由理想运算放大器构成的反相求和电路如图所示。(1)(1)推导其输出推导其输出与输入的函数关系与输入的函数关系u u0 0=f=f（u u1 1，u u2 2，u u3 3，u u4 4); ); (2) (2) 如果有如果有R R2 2

21、=2R=2R1 1 , R, R3 3=4R=4R1 1 , ,R R4 4=8R=8R1 1 , R, R1 1=10K=10K, R, Rf f=20K=20K, , 输入输入u u1 1 u u4 4范围为范围为0 04V4V，试确定输出，试确定输出的变化范围。的变化范围。第五章第五章 信号运算电路信号运算电路三、推导、分析和计算三、推导、分析和计算解解：（：（1）对运放对运放N，0V0044332211fRVuRVuRVuRVuRVu对理想运放，对理想运放，0VV所以，代入电路参数，有所以，代入电路参数，有)41212(020804020104321004321uuuuuuuuuu（2

22、）当）当输入信号输入信号u1 u4变化范围变化范围为为04V时，输出变化范围：时，输出变化范围：0-15V。对运放节点对运放节点V-，第五章第五章 信号运算电路信号运算电路三、推导、分析和计算三、推导、分析和计算5-4.5-4.由理想运算放大器构成如图所示电路。其中有由理想运算放大器构成如图所示电路。其中有R R2 2=R=R1 1=100K=100K, , C C1 1=10=10 F, F, C C2 2=5F=5F。输入信号如图所示，试分别画出输入信号如图所示，试分别画出u u0101和和u u0 0的波形。的波形。解：微分时间常数解：微分时间常数TD=R1C1=105*10*10-6

23、所以，所以，TD=1s，微分器输出幅值，微分器输出幅值u01：VsVtgsdtduRCui5 . 0/)(101 积分时间常数积分时间常数TI=R2C2=105*5*10-6 所以，所以，TI=0.5s，积分器输出幅值，积分器输出幅值u0：VssVutuRCuti10105 . 05 . 0100sVsVtg/5 . 0105第六章第六章 信号转换电路信号转换电路本章主要内容：本章主要内容：6.1 6.1 模拟开关模拟开关6.1.1 6.1.1 模拟开关的分类模拟开关的分类6.1.2 6.1.2 模拟开关的性能参数模拟开关的性能参数6.2 6.2 采样保持电路采样保持电路6.2.1 6.2.1

24、 基本原理基本原理6.2.2 6.2.2 主要参数主要参数6.2.3 6.2.3 采样保持电路的作用采样保持电路的作用6.3 6.3 电压比较器电压比较器6.3.1 6.3.1 基本原理基本原理6.3.2 6.3.2 电平比较电路电平比较电路6.3.3 6.3.3 滞回比较电路滞回比较电路6.3.4 6.3.4 窗口比较电路窗口比较电路6.4 6.4 电压频率转换电路电压频率转换电路6.4.1 V/f6.4.1 V/f转换器转换器 （一）通用运放（一）通用运放V/fV/f转换电路转换电路 1.1.积分复原式积分复原式V/fV/f转换电路转换电路 2.2.电荷平衡式电荷平衡式V/fV/f转换电路

25、转换电路6.4.2 f/V6.4.2 f/V转换电路转换电路6.5 6.5 模数转换电路模数转换电路第六章第六章 信号转换电路信号转换电路6-1 6-1 常用的信号转换电路有哪些种类？试举例说明其功能。常用的信号转换电路有哪些种类？试举例说明其功能。 答：常用的信号转换电路有采样答：常用的信号转换电路有采样/ /保持（保持（S/HS/H）电路、电压比较电路、）电路、电压比较电路、V/fV/f（电压（电压/ /频率）转换器、频率）转换器、f/Vf/V（频率（频率/ /电压）转换器、电压）转换器、V/IV/I（电压（电压/ /电流电流）转换器、）转换器、I/VI/V（电流（电流/ /电压）转换器、

26、电压）转换器、A/DA/D（模（模/ /数）转换器、数）转换器、D/AD/A（数（数/ /模）转换器等。模）转换器等。采样采样/ /保持（保持（S/HS/H）电路）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据 需要保持并输出采集的电压数值的功能。需要保持并输出采集的电压数值的功能。模拟电压比较电路模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电 路。比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。路。比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。 V/fV/f（电压（电压/ /频率）转换器频率）转换器能把输入信号电压

27、转换成相应的频率信号。能把输入信号电压转换成相应的频率信号。 V/IV/I（电压（电压/ /电流）转换器电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。的作用是将电压转换为电流信号。 模模/ /数转换器数转换器在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必 须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，为此要使用模须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，为此要使用模/ /数转数转 换器（简称换器（简称A/DA/D转换器或转换器或ADCADC）。）。 第六章第六章 信号转换电路信号转换电路6-2 6-2 试述在试述在S/HS/H电路中对模拟开关、存储电容

28、及运算放大器这三种主要电路中对模拟开关、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。元器件的选择有什么要求。选择要求如下：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。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。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。率）大的运算放大器；输入运放还应具有

29、大的输出电流。第六章第六章 信号转换电路信号转换电路6-3 6-3 一电荷平衡式一电荷平衡式V/fV/f转换电路如图所示。已经知道转换电路如图所示。已经知道u ui i0 0，I Is si i。（。（1 1）试分析推导电荷平衡式试分析推导电荷平衡式V/fV/f转换电路输出频率转换电路输出频率f f与输入电压与输入电压u ui i的关系；的关系；（2 2）转换电路输出）转换电路输出f与与u ui i的关系是否线性？（的关系是否线性？（3 3）试分析哪些因素将影）试分析哪些因素将影响输出频率？（响输出频率？（4 4）试画出）试画出u uc c和和u uo o的波形图，并在图中分别标出充放电的波形

30、图，并在图中分别标出充放电时间。时间。解：（解：（1 1）已知）已知u ui i00，I Is sii，在每一，在每一个充放电周期，由电流个充放电周期，由电流i i产生的充电产生的充电电荷与（电荷与（I Is s-i-i）产生的放电电荷应该）产生的放电电荷应该平衡相等，在充电时间平衡相等，在充电时间t t1 1内的电荷量内的电荷量为为itit1 1：Q Q1 1= =itit1 1 在放电时间在放电时间t t0 0内的电荷量为：内的电荷量为：Q Q0 0= =（I Is s-i-i）t t0 0根据电荷平衡原理，根据电荷平衡原理，Q Q0 0= =Q Q1 1，得：，得：01) 1(tiIts 输