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第一章绪1- 1 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。
在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。
测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。
1- 2 影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？影响测控电路精度的主要因素有：（1）噪声与干扰；（2）失调与漂移，主要是温漂；（3）线性度与保真度；（4）输入与输出阻抗的影响。
其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。
1- 3 为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。
它包括：（1）模数转换与数模转换；（2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。
幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换；（3）量程的变换；（4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等；（5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1- 4 测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响？试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。
随着传感器类型的不同，输入信号的类型也随之而异。
主要可分为模拟式信号与数字式信号。
随着输入信号的不同，测量电路的组成也不同。
图X1-1 是模拟式测量电路的基本组成。
传感器包括它的基本转换电路，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。
测控电路第五版李醒飞第六章习题答案习题1题目：请说明比较器的使用场景，并简要描述其工作原理。
回答：比较器是一种常用的测控电路元件，用于比较不同电压的大小。
在测试仪器、自动控制系统等领域广泛应用。
其工作原理如下：比较器有两个输入引脚，一个为非反相输入引脚（+IN），一个为反相输入引脚（-IN）。
比较器会将+IN引脚和-IN引脚的电压进行比较，若+IN引脚的电压高于-IN引脚的电压，则输出高电平；若+IN引脚的电压低于-IN引脚的电压，则输出低电平。
比较器最常用的输出有两种，一种是开关型输出，即输出端口在两个电平之间直接切换；另一种是线性输出，即输出端口按照输入电压的大小动态变化。
比较器可以用于检测控制系统中的阈值触发、电压比较、模拟信号的采样等。
例如，可以使用比较器来检测传感器输出的模拟信号是否超过某个预定的阈值，以便进行相应的控制动作。
题目：请说明模数转换器的分类及其特点。
回答：模数转换器（ADC）是测控电路中常用的一种元件，用于将模拟电压或电流信号转换为数字信号。
根据工作原理的不同，模数转换器可分为两种主要类型：逐次逼近型模数转换器和平行型模数转换器。
逐次逼近型模数转换器通过逐步逼近的方式将模拟信号转换为数字信号。
其工作原理是将一个参考电压与输入信号相比较，产生一个比较结果。
然后，根据该比较结果，逐渐调整参考电压，使其逼近输入信号。
最终，将参考电压的调整过程写入一个二进制数字，从而获得模拟信号的数字表示。
逐次逼近型模数转换器具有较高的精度和灵敏度，但转换速度较慢。
平行型模数转换器是一种通过并行比较的方式将模拟信号转换为数字信号。
它将输入信号与多个比较电压进行比较，然后通过编码器将比较结果转换为数字输出。
平行型模数转换器具有较快的转换速度和较低的功耗，但精度相对较低。
题目：请简述有效位精度和分辨率的计算方法。
回答：有效位精度和分辨率是用来描述模数转换器（ADC）性能的两个重要参数。
有效位精度是指ADC输出数字信号的准确程度，通常以比特数（bit）来表示。
第三章信号调制解调电路3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。
而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的 一项重要任务。
为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。
调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。
在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。
一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。
也可以用脉冲信号作载波信号。
可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。
3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。
常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。
用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。
这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。
在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。
经过调制的载波信号叫已调信号。
3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。
调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。
常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。
调幅信号s u 的一般表达式可写为：t mx U u c m s cos )(ω+=式中c ω──载波信号的角频率；m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。
图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。
图X3-1 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-4 什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。
江西师范大学电路分析第六章答案1、问题:电路模型是实际的电路元件。
选项：A:正确B:错误答案: 【错误】2、问题:电路图中所标示的电压、电流方向默认均为参考方向。
电压电流实际方向可能与参考方向相同，也可能相反。
根据电压电流参考方向和电压电流数值的正负，即可确定电压电流的实际方向。
选项：A:正确B:错误答案: 【正确】3、问题:无论电阻的电压、电流是关联参考方向还是非关联参考方向，其电压电流关系都是。
选项：A:正确B:错误答案: 【错误】4、问题:电压源不能断路，电流源不能短路。
选项：A:正确答案: 【错误】5、问题:受控电源是由实际元件或电路抽象出来的一类电路模型，不同的实际元件或电路的电路模型可能对应不同类型的受控源。
选项：A:正确B:错误答案: 【正确】6、问题:如果电路中某条支路的电压为2V，电流为-3A，电压电流为非关联参考方向，则该支路实际吸收功率6W。
选项：A:正确B:错误答案: 【正确】7、问题:图1所示电路的电流 i 等于（）。
图1选项：A:1AB:2AC:3A答案: 【2A】8、问题:一只100、1W的电阻器，使用时电阻上的电压不得超过__V选项：A:5B:8C:10D:20答案: 【10】9、问题:电路分析的基本依据是______和基尔霍夫电压定律。
答案: 【基尔霍夫电流定律】第二周电路模型和电路定律（2） KCL和KVL测验题1、问题:求图示电路中的。
A:2AB:1AC:3AD:4A答案: 【2A】2、问题:求图示电路中电流源的电压。
选项：A:1.2VB:0.6VC:2.4VD:4.8V答案: 【1.2V】3、问题:求图示电路的。
选项：A:-6VB:-2VC:-4VD:-8V答案: 【-6V】4、问题:只有对闭合回路，才可以列写KVL方程。
选项：A:正确B:错误答案: 【错误】5、问题:对于一个结点来说，“流入电流等于流出电流”和“所有支路电流的代数和等于零”这两种说法是等价的。
习题六6-1 (1) A; (2) C; (3) B; (4) C; (5) A6-2，黑表笔插入COM，红表笔插入V/Ω（红笔的极性为“+”），将表笔连接在二极管，其读数为二极管正向压降的近似值。
用模拟万用表测量二极管时，万用表内的电池正极与黑色表笔相连；负极与红表笔相连。
测试二极管时，将万用表拨至R×1k档，将两表笔连接在二极管两端，然后再调换方向，若一个是高阻，一个是低阻，则证明二极管是好的。
当确定了二极管是好的以后就非常容易确定极性，在低阻时，与黑表笔连接的就是二极管正极。
6-3 什么是PN结的击穿现象，击穿有哪两种。
击穿是否意味着PN结坏了？为什么？答：当PN结加反向电压（P极接电源负极，N极接电源正极）超过一定的时候，反向电流突然急剧增加，这种现象叫做PN结的反向击穿。
击穿分为齐纳击穿和雪崩击穿两种，齐纳击穿是由于PN结中的掺杂浓度过高引起的，而雪崩击穿则是由于强电场引起的。
PN 结的击穿并不意味着PN结坏了，只要能够控制流过PN结的电流在PN结的允许范围内，不会使PN结过热而烧坏，则PN结的性能是可以恢复正常的，稳压二极管正式利用了二极管的反向特性，才能保证输出电压的稳定。
对于图(a)假定D1、D2、D3截止，输出端的电位为-18V，而D1、D2、D3的阳极电位分别是-6V、0V、-6V，因此，理论上D1、D2、D3都能导通，假定D1导通，则输出点的电位为-6V，由于该点电位也是D2的阴极电位，因此D2会导通，一旦D2导通，u O点的电位就为0V，因此，D1、D3的阴极电位为0V，而阳极端为-6V，这样D1、D3必定截止，所以输出电压u o=0V（这就是脉冲数字电路中的或门，0V为高电平，-6V为低电平，只要输入端有一个高电平，输出就为高电平）。
对于图(b)依同样的道理可知：D1、D2、D3的阳极电位都低于+18V，所以三个二极管均截止，流过R的电流为0，故输出电位u o=18V试分析图(b)中的三个二极管极性都反过来，输出电压u o=？6-5 现有两只稳压二极管，它们的稳定电压分别为5V和9V，正向导通电压为0.7V。
第一章绪论1、测控系统主要由传感器（测量装置）、测量控制电路（测控电路）、执行机构组成2、测控电路的主要要求：精、快、灵、可靠3、测控电路的特点：精度高、动态性能好、高的识别和分析能力、可靠性高、经济性好4、为了提高信号的抗干扰能力，往往需要对信号进行调制。
在紧密测量中希望从信号一形成就成为已调制信号，因此常在传感器中进行调制。
5用电感传感器测量工件轮廓形状时—这是一个幅值按被测轮廓调制的已调制信号---称为调幅信号6、用应变片测量梁的变形，并将应变片接入交流电桥。
这时电桥的输出也是调幅信号，载波信号的频率为电桥供电频率，电桥输出信号的幅值为应变片的变形所调制。
7、采用光栅、激光干涉法等测量位移时时传感器的输出为增量码信号。
8、增量码信号是一种反映过程的信号，或者说是一种反映变化增量的信号。
它与被测对象的状态并无一一对应的关系。
9、绝对码信号是一种与状态相对应的信号。
10、开关信号可视为绝对码信号的特例，当绝对码信号只有一位编码时，就成了开关信号。
开关信号只有0和1两个状态。
11、控制方式可分为开环控制与闭环控制。
12、闭环控制的特点：它的主要特点是用传感器直接测量输出量，将它反馈到输入端与设定电路的输出相比较，当发现他们之间有差异时，进行调节补充:1、信息时代的标志——高性能计算机的发展，速度和容量为其主要标志2、影响测控电路精度的主要因素有哪些？其中那几个因素是最基本的？（1）、噪声与干扰★（2）、失调与漂移，主要是温漂★（3）、线性度与保真度（4）、输入与输出阻抗的影响第二章信号放大电路1、输入失调电压u0s：对于理想运算放大器，输入电压为零，输出电压也必然为零。
然而，实际运算放大器中，前置级的差动放大器并不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为零，这一直流电压称之。
2、零点漂移：失调电压随时间和温度而变化，即零点在变动，称之3、输出失调电压u0=(1+R2/R1)u0s4、输出端产生的失调电压u02=-R2I b1+(1+R2/R1)R3I b2若取R3=R1//R2,则u02=R2(I b2-I b1)=R2I0s I0s称为输入失调电流5、绝大部分的运算放大器都是用于反馈状态6、由于运算放大器通常使用在负反馈状态，本来就有1800的相位差，再加上外接和内部电路的RC网络，有可能出现3600的相位差，使电路振荡。
第六章信号转换电路
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采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D （模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。
采样/保持（S/H）电路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。
这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。
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路。
比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。
比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。
可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它。
V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。
f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。
广泛地应用于调频、调相信号的解调等。
V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。
例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。
I/V （电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。
例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。
在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。
随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置。
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/数转换器（简称A/D转换器或ADC）。
相反，经计算机处理后的信号常需反馈给模拟执行机构如执行电动机等，因此还需要数/模转换器（简称D/A转换器或DAC）将数字量转换成相应的模拟信号。
6-2 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。
6-3 为了使NMOS 场效应晶体管工作在饱和区（或放大区），请写出U GS 、U DS 应有的极性和U DS
应有的大小范围。
u GS >U T >0, u DS > u GS - U T
6-4 试用多路模拟开关CD4051（参见图6-7）设计一程控放大电路
6-5 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U Z 、-U Z ，因此运算放大器同相端两个门限电压为：
当u i < U R 时，V D1截止，u o 输出为稳压管稳压值U Z ；当u i > U R 时，V D1导通，运算放大器输出负向饱和电压-E ，V D2截止，u o =0，此时运算放大器同相端门限电压为： 当 u i 由大变小并小于U T 时，u o = U Z 。
其电压传输特性如图X6-2所示：
Z 2
U R -
图6-36 题6-5图
a)
o
u i U u o u U S
D2 ,
R
3
23Z 322
1U R R R U R R R U +++=
R
3
23
Z 3222U R R R U R R R U +++-
=图X6-1
1
u i u i
6-6 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；下面两个式子有问题，应该将参数代入到关系式，得到U b 以及R2，
R3的比例关系，在确定R2，进而根据这个关系式，确定R3。
取R 1=250Ω，当i =4mA 时，u i =1V ，当i =20mA 时，u i =5V 。
因此要求
有 R 3/ R 2=6/5，U b =5/6(V)，取R 2=10k ，R 3=12k ，R 4= R 2// R 3=5.45k ，取R 4=5.6k 。
6-7 如果要求一个D/A 转换器能分辨5mV 的电压，设其满量程电压为10V ，试问其输入端数
字量要多少数字位。
当满量程电压为U F =10V 时，有：
取n =11，即输入端数字量要11位。
6-8 图6-25所示为加权电阻网络D/A 转换器，若取n =8，U R =10V ， R =2R 1， 试求D in =00110011
时的值。
根据公式
当D in=00110011时，输出电压为：
i
n
i i
d
R
R U R I u -=⨯-
=-=∑221
1
R 1o o ()
8
76543211
1
o 21212020212120202102--------⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯-
=R R u 99
.1o -=u ,mV 52F
=n
U 2000
2=n ,
12
3b 2
3R R U R R +
=115)1(2
3
=⨯+
R R b 2
3123o )1(U R R
iR R R u -+
=
6-9 一个6bit 的D/A 转换器，具有单向电流输出，当D in =110100时，i o =5mA ，试求D in =110011
时的i o 值。
当
D in =110100时，k 值为：
因此当D in =110011时，i o 为：
6-10 一个6bit 逐次逼近式A/D 转换器，分辨率为0.05V ，若模拟输入电压u i =2.2V ，试求
其数字输出量的数值。
根据题意可知，2.2V 的输入电压对应的数字量为101100。
6-11 试述双积分A/D 转换器的操作流程。
双积分A/D 转换器（见图6-30）的工作过程分为采样和比较两个阶段。
转换前，逻辑控制电路使计数器全部清零、积分电容C 放电至零。
采样脉冲到来时，转换开始，模拟开关使输入信号U i 加到反相积分器输入端，以)/(i RC U 速率在固定时间T 1内向电容器充电，使积分器输出端电压U C 从0开始增加（极性与U i 相反），同时启动计数器对时钟脉冲从零开始计数。
当到达预定时间T 1时，计数器的计数值表示为N 1，采样阶段结束。
此时计数器发出溢出脉冲使计数器复零，根据U i 的极性，电子开关将与U i 极性相反的基准电压U R 或-U R 加到反相积分器输入端，积分器对U R 或-U R 以固定速率反向积分，其输出端电压从U C (T 1)向零电平方向斜变，与此同时计数器重新开始计数，进入比较阶段。
当
U C 下降到零，过零比较器输出端发出关门信号，关闭计数门停止计数，此时计数器值为N 2，
对应时间间隔为T 2。
至此一次转换过程结束。
计数器记录的脉冲数N 2表示了被测电压U i 在T 1时间内的平均值U iav ，从而实现了A/D 转换。
(),
220055o D D k i +⋅⋅⋅+=525
2
2252
45
=++=
k ()mA 904.4122252
5145
o =+++=
i。
