测控电路复习重点

红色字体是必须要掌握的时间来不及可以先看一、1.测控电路的主要要求：精度高、响应快、可靠性与经济性、转换灵活（填空选择）2.测控电路的组成（概念、流程框图等看课件）3.测量电路的组成模拟式与数字式AB卷4.开闭环控制流程图（重点）二、1.二极管三极管原理特性了解2.放大电路基本要求（背全文背诵必考）①低噪声；②低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；③高共模输入范围和高共模抑制比；④一定的放大倍数和稳定的增益；⑤线性好；⑥输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；⑦足够的带宽和转换速率。

反相电路同相电路差动放大（有能力同学背原理图及特点）无时间也可以直接记结论3.高共模抑制比放大电路（必考全文背诵）CMRR公式必考考点可能分散在AB卷推导过程都很重要电路组成要看懂原理自动凋零放大电路各部分组成名称两个周期调零原理（不懂原理就背）5.电荷放大电路原理公式不懂原理就背公式截止频率Uo公式等找到规律很好记6.隔离电路好像没考7.失调电压调整外部内部二选一8.转换速率SR=u/t以及最大变换率（考了填空或者填空好像）9.转折频率10.写出三种噪声类型答：（热噪声、低频噪声、散弹噪声）其他略过不考11.基本加法电路、减法电路要看得出来背结构组成和计算公式12.对数指数我记得是没考了解吧知道长什么样就可以13.基本积分运算电路（重点要考的）电路结构+公式14.PID运算电路（重点要考的大题！！）我们当时考了并联PID电路公式推导这个图很复杂很难看不懂背也要背下来每一部分原理组成（非常重要）一定要弄明白（并联简单一点串联PID难一点求稳的话就都看明白原理自己会推导最好！）15.绝对值运算电路也就是半波整流和全波整理（重点考点）16.峰值、最值、平均值运算电路等了解即可三、1.调制信号、解调信号、载波信号、已调信号定义正弦信号三个特点：幅值、频率、相位（选择填空）2.调幅信号原理：用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。

广石化测控电路复习要点——CHNlyt私人特制版权所有，下载不究，上传必究！一．名词解释1.测量放大电路：在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。

P212.高共模抑制比电路：有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。

P263.电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。

P294.自举电路：自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。

P365.可编程增益放大电路：放大电路的增益通过数字逻辑电路由确定的程序来控制，这种电路称为可编程增益放大电路，亦称程控增益放大电路，简称PGA。

P406.隔离放大电路：隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。

P457.信号调制及解调：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。

P558.调幅、调频、调相、脉冲调宽：调幅就是用调制信号χ去控制高频载波信号的幅值。

(P55)调频就是用调制信号χ去控制高频载波信号的频率。

(P78)调相就是用调制信号χ去控制高频载波信号的相位。

(P84)脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。

(92)9.包络检波：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。

幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此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。

P6010.S PWM控制：在基本的PWM控制电路中，若载频信号用等要三角波，而基准信号采用正弦波，这时的脉宽调制控制就是SPWM控制。

第三章半导体二极管及基本电路3.1 半导体的基本知识3.1.1 半导体材料导体(conductor)：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。

绝缘体(semiconductor)：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。

半导体(insulator)：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。

半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。

往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。

3.1.2 本征半导体和杂志半导体本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。

成分：载流子、自由电子和空穴。

本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。

杂质半导体：掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。

自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。

包括P型半导体和N型半导体。

3.2 PN结的形成及特性3.2.1 PN结的形成漂移运动：内电场越强，就使漂移(drift)运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。

扩散运动：扩散(diffusion)的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。

PN结的形成：扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。

3.2.2PN结的特性PN 结的单向导电性：PN结(PN junction)正向偏置，内电场减弱，使扩散加强，扩散 飘移，正向电流大，空间电荷区变薄；PN结(PN junction)反向偏置，内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小，空间电荷区变厚。

PN 结的电容效应：扩散电容CD和势垒电容CB。

扩散电容，PN结处于正向偏置时，多子的扩散导致在P区（N区）靠近结的边缘有高于正常情况的电子（空穴）浓度，这种超量的浓度可视为电荷存储到PN结的邻域；势垒电容，势垒区是积累空间电荷的区域，当反向偏置电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，类似于平板电容器两极板上电荷的变化。

测控系统组成：传感器、测控电路、执行机构；测控电路的主要要求及特点：1、精度高（低噪声、抗干扰能力、低漂移、高稳定性、线性保真、合适的输入输出阻抗）（用精密度、正确度、准确度）2、动态性能好（响应快、动态失真小）3、高的识别与分析能力（AD\DA ，电参转换）4、可靠性高5、经济性好。

理想电流源：输出电流恒定不变，电阻无穷大；理想电压源：内阻为零，端电压固定不变，通过其电流由电压源以及外电路共同决定； 电流型传感器：输出信号为电流，适用于远距离传送，不会有衰减；电压型传感器：输出信号为电压，远距离传送在导线上会有电压降；实际的传感器信号源一般种类多、信号微弱，易衰减、非线性、易受干扰等特点； 输入失调电压：差动放大器不对称，输入为0，输出不为0；输入失调电流：差分级电流不对称程度。

外部来的称为干扰，内部产生的称为噪声：白噪声（波形随机）、色噪声（频率固定）； 热噪声（白）：由导体中的电荷载流子的热激振动引起的噪声；低频噪声（1/f 噪声）：噪声电压的方均值与频率的大小成反比；测量放大电路的基本要求：1、电路输入阻抗与SENSOR 输出阻抗匹配2、稳定的放大倍数3、低噪声4、低输入失调电流、电压，低漂移5、足够的带宽和转换速率6、高共模输入范围和高共模抑制比7、可调的闭环增益8、线性度好，精度高9、成本低；前置运算放大器：1、 斩波稳零集成运算放大器：可放大极其微弱的电压信号，减小失调电压和温度漂移，低输入失调、高共模抑制比、高输入阻抗、适合小信号输出，（热电偶）；2、 高共模抑制比放大电路：高共模抑制比，需外部电阻匹配（电容、电感、压阻）3、 自动调零放大电路：减小集成运放的失调和低频干扰引起的零点漂移，适合小信号、高电耦放大。

4、 电流放大电路：放大微弱电流。

（光电池传感器）其输出电流与光强有良好的线性关系5、 电荷放大电路：高输入阻抗，低噪声。

（压电，电容式）6、 差动输入电桥放大电路：差分对称，高输入阻抗，电路非线性存在，（低阻值传感器）测量精度不高场合。

u ou i u iR 3∞ -+ N 4S b1S a2K 2 - + N 2∞ - + N 3S b2S a1u oR 2K 1- + N 1 C 1一、选择题 (1空2分，共52分)1、在测量放大电路中，误差的主要来源是 。

A. 噪声、干扰和漂移；B. 非线性和失真；C. 输入输出阻抗不匹配。

2、运算放大器的缩写是 。

A ．PID ； B. OPA ； C. A/D ； D. D/A 。

3、如右图所示是一个 。

A. 反相放大电路；B. 同相放大电路。

其中R 2>>R 4 ，R 2>>R 5，则该电路的增益为： 。

A. 12R R-；B. 5142R R RR - ；C. （54121R R R R +-； D. （45121R R R R+-。

4、如右下图所示是一个 电路。

A. 电荷放大电路；B. 隔离放大电路；C. 自动调零放大电路；D. 高输入阻抗放大电路。

该电路的设计是为了 。

A. 获得高共模抑制比；B. 减小失调和漂移；C. 提高输入阻抗；D. 便于调整增益。

其中电容C1的作用是 。

A. 寄存失调电压；B. 阻隔直流信号；C. 低通滤波。

u o5、如下图所示的数字式可编程增益放大电路，若要实现1，8，64的八进制放大，R 1、R 2、R 3的电阻值应选择： 。

A. R ，9R ，90R ； B. R ，7R ，56R ； C. R ，8R ，64R ； D. R ，(56/9)R ，(520/9)R 。

6、关于变压器耦合隔离和光电耦合隔离的说法不正确的是： 。

A. 变压器耦合隔离技术较成熟，线性度和隔离性能较好，但带宽较窄；B. 光电耦合隔离结构简单、成本低廉、带宽较宽；C. 变压器耦合隔离经过了电-磁-电的信号变化过程；D. 光电耦合隔离经过了光-电-光的信号变化过程。

7、以下关于包络检波说法不正确的是 。

A. 线性检波电路无法解决二极管包络检波电路的导通电压损失问题；B. 使用二极管和三极管都可以实现包络检波；C. 二极管和三极管的输入输出特性的非线性是影响包络检波性能的主要来源；D. 峰值检波和平均值检波都可以通过包络检波实现。

第一章绪论1-1 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。

例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。

为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。

为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。

这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。

生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。

为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。

要做到这两点，还是离不开测量与控制。

产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。

特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。

越是柔性的系统就越需要检测。

没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。

自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。

智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。

1-3试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。

为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。

为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。

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。

测控电路总复习提纲第1章绪论1．测控电路的功用测控系统由那几部分组成？测控电路在整个测控系统中的作用？2．测控电路的要求：精、快、灵、可靠●精度高●动态性能好（响应快、动态失真小,良好频率特性）●识别和分辨能力高(转换灵活)●可靠性●经济性好如何保证测量电路精度高?●低噪声与高抗干扰 (短时稳定性)方法：（1）低噪声器件、合理安排电路合理布线与接地适当隔离与屏蔽等。

特别传感器与第一级电路连线要短。

（2）对信号进行调制，合理安排通频带（3）采用高共模抑制比电路●低漂移、高稳定性 (长期稳定性)（1）放大器失调电压与失调电流（2）晶体管、二极管漏电流等（3）元器件老化、插接件氧化等方法：选温漂小的元器件、减少关键部分的温度变化。

●线性与保真度好衡量仪器或控制系统精度的重要指标。

信号频带内有良好频率特性●合适的输入输出阻抗影响精度最基本的因素？◆噪声与干扰◆失调与漂移(主要是温漂)3．测控电路类型与组成一、测量电路的基本组成1.模拟式测量电路2.数字式测量电路二、控制电路的基本组成1.开环控制2.闭环控制第2章信号放大电路2.1 测量放大电路基本概念用来将传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号放大的电路，亦称仪用放大电路。

测量放大电路结构形式：由传感器的类型决定。

电阻应变式-----电桥放大电路；光电池、光敏电阻—---微电流放大电路测量放大电路频带宽度：由被测参数的频率范围和载波频率决定（直流 1011Hz）1. 基本要求①测量放大电路输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②稳定放大倍数；③低噪声；④低输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率；⑥高共模输入范围和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。

结论：测量放大电路是一种综合指标很好的高性能放大电路。

2.基本类型1）按结构原理●差动直接耦合式（单端输入运放 \电桥放大电路\电荷放大电路）●调制式●自动稳定式2）按元件制造方式●分立结构●通用集成运放●单片集成测量放大器1. 输入失调电压：实际放前置级的差动放大器不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为零---u0s随时间和温度变化----零点漂移结论：失调电压的调整很重要2. 输入失调电流：输入端直流偏置电流引起的I0s。

第一章绪论测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？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?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？第二章信号放大电路何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？什么是差动放大器？何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。

什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？图2-13b所示电路，N、Na为理想运算放大器, 试求其闭环电压放大倍数。

图2-14所示电路，N、N2、Z工作在理想状态，R=R2=1OOk0，R o=1Ok0，F3=RF20kO ，图2-13b电路是什么电路？试述其工作原理。

为使其具有所需性能，对电阻值有什么要求? F5=F6=60k」Nz同相输入端接地，试求电路的差模增益？电路的共模抑制能力是否降低？为什么？试求增益可调式差动比例放大电路的电压放大倍数何谓电桥放大电路？应用于何种场合?试推导图2-16b所示电路u o的计算公式，并根据所推导的公式说明其特点。

图示电路是什么电路？图中R I=R2 >>R，试述其工作原理，写出其输出表达式（8分）线性电桥放大电路中（见图2-18 ）,若u采用直流，其值U = 10V, R= R= R= 120 Q ,请根据图2-29b ，画出可获得1、10、100十进制增益的电路原理图。

由图X2-3可得：当开关 A 闭合时，U 0=U i ;当开关B 闭合时，U =10U ，当开关C 闭合时,U =100U 。

根据图2-29c 和其增益表达式，若采用 6个电阻，请画出电路原理图，并计算电阻网络各电阻的阻值。

+R+ R 3+R>=5R ,什么是隔离放大电路？应用于何种场合?试分析图2-33b 电路中的限幅电路是如何工作的？并写出U o 的计算公式。

第三章信号调制解调电路什么是信号调制？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？什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？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。

测控电路复习测控电路重点第⼆章何谓测量放⼤电路？对其基本要求是什么？1、在测量控制系统中，⽤来放⼤传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号的放⼤电路称为测量放⼤电路，亦称仪⽤放⼤电路。

2、对其基本要求：①输⼊阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②⼀定的放⼤倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输⼊失调电压和输⼊失调电流以及低的漂移；⑤⾜够的带宽和转换速率；⑥⾼共模输⼊范围和⾼共模抑制⽐；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度⾼；⑨成本低。

3、何谓⾃举电路?⾃举电路是利⽤反馈使输⼊电阻的两端近似为等电位，减⼩向输⼊回路索取电流，从⽽提⾼输⼊阻抗的电路。

4、是不是所有情况下都要求放⼤电路具有⾼的输⼊阻抗？⾼输⼊阻抗电路常应⽤于传感器的输出阻抗很⾼的测量放⼤电路中。

如电容式、压电式传感器的测量放⼤电路。

5、什么是差动放⼤器？差动放⼤器是把⼆个输⼊信号分别输⼊到运算放⼤器的同相和反相⼆个输⼊端，然后在输出端取出⼆个信号的差模成分，⽽尽量抑制⼆个信号的共模成分。

6、斩波稳零集成运算放⼤器误差检测和寄存阶段：时钟为⾼电平，Sa1、Sa2闭合，N2两输⼊端被短接，只有输⼊失调电压U0s2和共模信号Uc作⽤并输出，由电容C2寄存，同时反馈到N2的侧向输⼊端A2，此时Uc2＝Uo2≈(K2U0s2+Kc2Uc)/K2＇。

校零和放⼤阶段：时钟为低电平，Sb1、Sb2闭合，输⼊信号Ui同时作⽤到N1、N2的输⼊端。

N2除输⼊Ui、U0s2和Uc外，在侧向端A2还作⽤着Uc2，此时N2的输出为Uo2=K2Ui 。

N2的失调电压U0s2和共模电压Uc全部被消除，达到稳零⽬的。

此时，Uo=(K1+ K1’K2) Ui +K1U0s1+Kc1Uc问题：﹡该电路的增益是如何提⾼的？﹡该电路的输⼊失调电压是如何减⼩的？﹡该电路的共模抑制⽐是如何提⾼的？﹡该电路有哪些优点？7、三运放⾼共模抑制⽐放⼤电路I R=(u o2–u i2)/R2=(u i1–u o1)/R1=(u i2–u i1)/R pu o1=u i1(1+R1/R p)–u i2R1/R p ，u o2=u i2(1+R2/R p)–u i1R2/R pu o =(u o2–u o1)R5 /R38、何谓电桥放⼤电路？由传感器电桥和运算放⼤器组成的放⼤电路或由传感器和运算放⼤器构成的电桥都称为电桥放⼤电路。