测控电路期末考试试题五答案(广石化)

测控电路期末考试试题五

〔广石化〕

试题五答案

一、图1是斩波稳零集成运算放大器。图中Ni为主放大器，1为调零放大器，Ai、Az分别为Ni、N2

的侧向输入端，Sal、Sa2和Sb1、Sb2为模拟开关，由内部或外部时钟驱动。当时钟为高电平时，为误差检

测和存放阶段，模拟开关Sal、S12闭合，Sbl、Sb2断开，N：两输入端被短接，只有输入失调电压以2和共

模信号《作用并输出，由电容C2存放，同时反应到N2的侧向输入端力2,此时

^2=^Os2+^c-<^2

所以

1+K?凑U畀

式中K?——运算放大器N,的开环放大倍数：

K：2—运算放大器N?的开环共模放大倍数；

K2一一运算放大器N2的侧向端心输入时的放大倍数(K2»1)。

也即。2两端电压a：2=U0f(KzU保2+KCUC)/K2.

另半周，时钟为低电平时，为校零和放大阶段，模拟开关Sal、Sa2断开，Sbi、Sbd力合，输入信号

U同时作用到Ni、N2的输入端。Nz除输入Ui、外2和&外，在侧向端Az还作用着UC2,所以，此时

用的输出为

由此可见，N,的失调电压以2和共模电压■在时钟的另半周期全部被消除，到达稳零目的。N,的输出

通过开关Sb2由电容。存放，同时还输至Ni的侧向输入端Al进行放大，此时主放大器N1的输出

U。为

式中K、、Kc1——分别为运算放大器Ni的开环放大倍数和开环共模放大倍数；

Usi——运算放大器Ni的输入失调电压；

K；一一运算放大器N.由侧向端入।输入时的放大倍数。

将U02=K2Ui代入上式，那么得

上式中的(K+K；/G)为整个放大器的开环放大倍数，一般设计中可使忆>>1,所以该放大

器开环放大倍数近似为乂七，电路增益大为提高，可达140〜160dBo上式中的IKUOSI+KCIUC)为

输入失调电压和共模信号产生的误差项，其中失调电压K\Uo.误差项可等效为输入失调电压Uos

由上式可见，整个集成运算放大器的失调电压为以，相当于把Ni的输入失调电压Uosi缩小至1//G,K

2^100dB,那么Uos可小于luV。共模信号误差项Kea相当于输入端的共模误差电压上',即

所以CMRR=K?CMRRi

因此整个集成运算放大器的共模抑制比CMRR比Ni的共模抑制比CMRRi提高了任倍。内部的箝位电

路是用来防止因强干扰而使输入阻塞。内部调制补偿电路是使放大电路具有较宽的频响特性。

二、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。这种方法称

为包络检波。包络检波通过对调幅信号进行半波或全波整流实现，无法从检波器的输出鉴别调制信号的

相位和频率。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，需采用相敏检波电路。它不仅能鉴别被

测参数变化的方向，而且能在一定程度1■识别信号和干扰，具有较强的抗干扰能力。从电路结构1■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。

图2为一种全波精密检波电路，可用「包络检波和绝对值的计算。图中N|为反相放大器，N2为跟随器。

口＞0时,VDI、V"导通,VD2、VD3截止,〃产〃S；场VO时,V"、VD3导通,VDHVD4截止,取R尸凡，

MI

O=-Us,所以〃o=|〃s］。为减小偏置电流影响，取&=R〃R4,R尸RS。

二、如果输入信号必为与参考信号〃c(或4)同频信号，但有一定相位差，这时输出电压

即输出信号随相位差。的余弦而变化，这就是相敏检波电路的鉴相特性。

在用于调幅信号的解调时，要求参考信号/的幅值Uf远大于调幅信号出的幅值。.皿，使开关器

件的通断完全由参考信号决定；而在用于调相信号的解调时常取二Usm。在相加型相敏检波电路中，

作用在两个二极管VD1和VD2的电压分别为&+Us和glk-U、(这里设I7sl=Us2=Us),如下图

当"cm二Usm，上二式分别可简化为

Gm=2〃COS.,U2m=24mSin，

先讨论()工。V万的情形，输出电压

…攵(Gm—u2m)=22am(cosf—Sin＜)=2折:—')这里氏是半波(或全波)整

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流器的整流系数。这种鉴相器的特性要比GmAUm时要好，因为正弦函数的自变最变化范围减小了一

半。因此，在用作鉴相器时，常取上n尸Usm。当。＜0时，与e之0相同。

四、滤波器的输出与输入信号电压(或电流)拉氏变换之比称之为它的传递函数。在单位信号输入情况卜

的输出信号随频率变化的关系，称为滤波器的频率特性函数，简称频率特性。频率特性”(J。)是一个

复函数，它的幅值A(M=|”(j/)|称为幅频特性，滤波器的频率选择特性主要由其幅频特性决定。频率

特性复函数"GM的幅角表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化，称为相频特性

奴①)=arctg”(j0)

二阶模拟滤波器传递函数的一般表达式为

滤波器的通频带，即它具有低通、高通、带通、带阻特性由传递函数的分子中的参数决定。假设％=仇=0,

为低通滤波器。假设4=%=。，为高通滤波器。假设％=a=0,为带通滤波器。假设d=0,并且

b?=/，（g那么为带阻滤波器。

传递函数分母中，生/=a&o,其中。。为滤波器的固有频率，a为滤波器的阻尼系数。

cpc

l

o

c

-40

王、图5为双重积分运算电路。图中

式中s拉氏变换的变量符号。

由此可得-=，3（1+2SRC）

=中+嚏），3袋+名=-卸+焉）

所以u0__