天津大学测控电路基础-第七章
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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?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。
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。
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。
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?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。
对其基本要求是: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(无畸变的放大瞬态信号);⑥高输入共模范围(如达几百伏)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。
专业名称 测控技术与仪器 所学课程质量工程导论 (选)法制安全教育 (必) 工程力学 (必) 电路基础2A (必)微机原理 (必) 精密机械课程设计 (必) 微机应用技术实训 (选)虚拟仪器设计 (选) 电路设计与调试实践 (选) 毕业实习(2) (必)计算机视觉 (选) 计算机辅助设计 (选) 复变函数 (选)思想道德修养与法律基础 (必) 积分变换 (选) 概率论与数理统计1 (必) 大学物理1A (必) 大学物理1B (必) 光电图像处理 (选) 计算机软件技术基础2 (必) 高等数学2A (必) 高等数学2B (必)物理实验A (必) 物理实验B (必) 管理概论 (必)电子设计自动化 (选) C++程序设计实践 (选) 健康教育 (必)体育B (必) 体育C (必) 体育D (必) 微纳检测技术 (选) 自动控制原理 (必) 信号与系统 (必)数字信号处理 (必) 仪器制造工艺 (选) 微纳加工技术(双语) (选) 英语读写译1A (必) 英语读写译1B (必) 英语读写译1C (必)英语读写译1D (必) 英语口语1A (必) 英语口语1B (必)英语口语1C (必) 英语听力1A (必) 英语听力1B (必)英语口语1D (必) 英语口语2D (必) 英语读写译2A (必)英语读写译2B (必) 英语读写译2C (必) 英语读写译2D (必)英语口语2C (必) 英语口语2B (必) 英语口语2A (必)英语听力2B (必) 翻译 (选) 英语听力2A (必)数字电子技术基础2 (必) 模拟电子技术基础2 (必) 线性代数及其应用 (必) 工程制图基础3 (必) 商务英语 (选) 英美文化 (选)影视欣赏 (选) 西方文化 (选) 测控系统与设计 (必)自动测控系统 (选) 21世纪的光学测量 (选) 光电传感器应用技术 (选) 毕业设计(论文)(必) 形势与政策 (必)大学计算机基础1 (必) 微系统技术 (选) 工程光学A (必)工程光学B (必) 精密测试理论与技术A (必)精密测试理论与技术B (必)激光测量技术(双语) (选) 可编程控制器技术(选)精密测试技术实践(选)机械工程训练基础 (必) 军事理论1 (必) 集中军事训练1 (必)机械工程训练1 (必) 测控电路课程设计(必)工程光学实验(1)(必)工程光学实验(2) (必) 电路基础2B (必) 择业指导 (必) 职业生涯规划 (必) 英美文学简史 (选) 体育A (必)测控电路(含传感器) (必) 数字信号处理器(选)嵌入式系统技术(选)光纤光学 (选) 精密机械设计基础A (必)精密机械设计基础B (必)控制系统工程(双语) (选) 中国近现代史纲要(必)马克思主义基本原理 (必)毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论 (必)。
天津大学2018年《测控电路》考研大纲1.绪论主要内容:测控电路的功用,对测控电路的主要要求与特点,测控电路的输入输出信号,测控电路的类型与组成。
基本要求:了解测控电路的功用,测控电路的主要要求与特点,测控电路的输入输出信号及测控电路的类型与组成。
2.信号放大电路主要内容:运算放大器的误差及其补偿,噪声的基础知识,典型测量放大电路,隔离放大电路。
基本要求:掌握实际运算放大器的误差及其补偿方法,包括输入失调电压,失调电流,共模抑制比等的影响;掌握典型测量放大电路的设计及计算;了解运算放大器噪声的种类与处理方法,了解隔离放大器的基本工作原理。
3.信号调制与解调电路主要内容:调幅式测量电路,调频式测量电路,调相式测量电路,脉冲调制式测量电路。
基本要求:掌握调幅式测量电路的基本原理和方法,包括包络检波和相敏检波的电路的原理及设计方法;了解调频、调相的方法。
4.信号分离电路主要内容:滤波器基本知识,RC滤波电路,集成有源滤波器基本要求:了解滤波器种类,掌握各种滤波器的设计方法,重点掌握二阶滤波器的分析与设计。
5.信号运算电路主要内容:比例运算放大电路,加/减法运算电路,对数、指数和乘、除运算电路,常用特征值运算电路,函数型运算电路,微分积分运算电路,过程调节器电路。
基本要求:熟练掌握同相、反相和差分比例放大电路设计方法。
掌握加减运算电路,微分、积分电路原理及设计。
了解指数、对数电路,对数电路,常用特征值运算电路和PID电路的工作原理。
6.信号转换电路主要内容:模拟开关,采样保持电路,电压比较器电路,电压频率转换电路,电压电流转换电路,模拟数字转换电路。
基本要求:掌握几种常用模拟开关原理,了解采样保持电路原理,掌握电平比较电路、滞回比较电路、窗口比较电路原理及应用。
掌握V/f和f/V转换电路原理,运放构成的V/I转换器原理,掌握D/A和A/D 转换的基本原理和方法。
7.信号细分与辩向电路主要内容:直传式细分电路,平衡补偿式细分电路。
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。
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第二部分是复习指导。
我对照着教材,详详细细写了每部分的指导,没上过这课的同学,可以用这部分一边对照着教材进行自学,能省下不少功夫。
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后面还有试题部分。
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第三部分是复试指南。
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资料附带的课件是测控电路的放大器误差部分,那部分书上写的很少,但是老师详细讲了,而且也会考,所以给出,资料中也有复习提示。
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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.0B.u i/10kΩC.u i/20kΩD.u i/30kΩ ( C )2.右图所示电路的输出电压为A. )1/(δδ+=iouuB. )1/(δδ+-=iouuC. )1/(δδ-=iouuD. )1/(δδ--=iouu( D )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 )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 )5.右图所示电路的输入信号u i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 )u iT6.一个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V1u,i其数字输出量的数值为A. 0001100101B. 0001100110C. 0001000110D. 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ArrayA. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管各导通1200B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600C. 各相之间相位差为1200D. 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 )txOtOu cu sOt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。