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测控电路习题详解第一章绪论 (2)第二章信号放大电路 (7)第四章信号分离电路 (14)第五章信号运算电路 (25)第六章信号转换电路 (29)第七章信号细分与辨向电路 (34)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。
1-2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。
步进电机细分驱动电路及原理步进电机细分驱动电路及原理细分原理分析步进电机驱动线路,如果按照环形分配器决定的分配方式,控制电动机各相绕组的导通或截止,从而使电动机产生步进所需的旋转磁势拖动转子步进旋转,则步距角只有二种,即整步工作或半步工作,步距角已由电机结构所确定。
如果要求步进电机有更小的步距角,更高的分辨率,或者为了电机振动、噪声等原因,可以在每次输入脉冲切换时,只改变相应绕组中额定的一部分,则电机的合成磁势也只旋转步距角的一部分,转子的每步运行也只有步距角的一部分。
这里,绕组电流不是一个方波,而是阶梯波,额定电流是台阶式的投入或切除,电流分成多少个台阶,则转子就以同样的次数转过一个步距角,这种将一个步距角细分成若干步的驱动方法,称为细分驱动。
在国外,对于步进系统,主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。
但在国内,广大用户对“细分”还不是特别了解,有的只是认为,细分是为了提高精度,其实不然,细分主要是改善电机的运行性能。
由于细分驱动器要精确控制电机的相电流,所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。
图3 给出了三相步进电机八细分时的各相电流状态。
由于各相电流是以1P4 的步距上升或下降的,原来一步所转过的角度θ将由八步完成,实现了步距角的八细分。
由此可见,步进电机细分驱动的关键在于细分步进电机各相励磁绕组中的电流。
步进电机细分驱动电路为了对步进电机的相电流进行控制,从而达到细分步进电机步距角的目的,人们曾设计了很多种步进电机的细分驱动电路。
随着微型计算机的发展,特别是单片计算机的出现,为步进电机的细分驱动带来了便利。
目前,步进电机细分驱动电路大多数都采用单片微机控制,它们的构成框图如图4所示。
单片机根据要求的步距角计算出各相绕组中通过的电流值,并输出到数模转换器(DPA)中,由DPA 把数字量转换为相应的模拟电压,经过环形分配器加到各相的功放电路上,控制功放电路给各相绕组通以相应的电流,来实现步进电机的细分。
实验五 电阻链分相细分实验一、实验目的 1、掌握电阻链分相细分电路的构成原理及其特点；2、学会测试电阻链分相细分电路的细分过程及方法。
二、实验原理实验电路如图5-2所示将正弦信号及余弦信号加在电阻链的两端，在电阻链的接点上可以得到幅值和相位各不相同的电信号。
这些信号经比较器整形、脉冲形成后，就能在正余弦信号的一个周期内获得若干个计数脉冲，实现细分。
如图5-1所示, coswt U U ,sinwt U U m 2m 1==则输出电压)sin(wt U U om o θ+=，其中()212221m om R R /R R U U ++=()21R /R arctan=θ因此，改变1R 和2R 比值，可以改变θ，也就改变了输出电压O U 相对1U 的相位，同时也改变了输出电压O U 的幅度om U 。
R2R1U1U2UoU m R 1R 1+R2UmR2R1+R2U2U1Uo图5-1三、实验设备1、测控电路（一）实验挂箱2、测控电路（二）实验挂箱3、函数信号发生器4、虚拟示波器四、实验内容及步骤1．测控电路（一）实验挂箱接入5V ±直流电源，测控电路（二）实验挂箱接入±12V 直流电源。
2．（1）调节信号发生器，使之输出频率z KH f 20=，幅度P P V -=8V 的正弦信号，接入“电阻链分相细分电路单元”的输入端sinwt U m ；（2）把信号发生器输出的正弦信号接入测控电路（二）实验挂箱上的“移相电桥单元”的输入端i U ，调节“移相电桥单元”电位器W,使输出产生余弦信号，把此余弦信号接入“电阻链分相细分电路单元”的输入端coswt U m ；（3）把信号发生器输出的正弦信号接入“测控电路（一）”实验挂箱上的“反相比例电路单元的输入端i U ，把此单元产生的反相信号接入“电阻链分相细分电路单元”的输入端sinwt U -m 。
3．用虚拟示波器分别在“电阻链分相细分电路单元”的TP1,TP2,TP3,TP4,TP5,TP6,TP7,TP8处观察所产生的波形（即经电阻移相网络移相后所产生的波形），则可以观察到相对于sinwt U m 分别移相了约036、018、054、072、0108、0162、0144、0126的波形（可用李沙育法观测）。
