测控电路-第5套试题-答案版

第五章 信号运算电路5-1推导题图5-43中各运放输出电压，假设各运放均为理想运放。

(a)该电路为同相比例电路，故输出为：()0.36V V 3.02.01o =⨯+=U(b)该电路为反相比例放大电路，于是输出为：V 15.03.021105i o -=⨯-=-=U U(c)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为反相比例电路可知：()15.03.0*2/11-=-=o U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有：()()k U U k U U o 50/10/1o -=---于是解得：V 63.0o =U(d)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为同相比例电路可知：()V 45.03.010/511o =⨯+=U后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有：()()k U U k U U o 50/10/1o -=---于是解得：V 51.0o =U5-211图X5-15-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。

（1）推导其输入与输出间的函数关系()4321,,,u u u u f u o =；（2）如果有122R R =、134R R =、148R R =、Ω=k 101R 、Ω=k 20f R ，输入4321,,,u u u u 的范围是0到4V ，确定输出的变化范围，并画出o u 与输入的变化曲线。

（1）由运放的虚断虚短特性可知0==+-U U ，则有：fR u R u R u R u R u 044332211-=+++ 于是有：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-=44332211o U R R U R R U R R U R R U f f f f（2）将已知数据带入得到o U 表达式：()4321o 25.05.02i i i i U U U U U +++-=函数曲线可自行绘制。

5-4理想运放构成图5-45a 所示电路，其中Ω==k 10021R R 、uF 101=C 、uF 52=C 。

第五章 信号运算电路5-1推导题图5-43中各运放输出电压，假设各运放均为理想运放。

(a)该电路为同相比例电路，故输出为：()0.36V V 3.02.01o =⨯+=U(b)该电路为反相比例放大电路，于是输出为：V 15.03.021105i o -=⨯-=-=U U(c)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为反相比例电路可知：()15.03.0*2/11-=-=o U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有：()()k U U k U U o 50/10/1o -=---于是解得：V 63.0o =U(d)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为同相比例电路可知：()V 45.03.010/511o =⨯+=U后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有：()()k U U k U U o 50/10/1o -=---于是解得：V 51.0o =U5-211图X5-15-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。

（1）推导其输入与输出间的函数关系()4321,,,u u u u f u o =；（2）如果有122R R =、134R R =、148R R =、Ω=k 101R 、Ω=k 20f R ，输入4321,,,u u u u 的范围是0到4V ，确定输出的变化范围，并画出o u 与输入的变化曲线。

（1）由运放的虚断虚短特性可知0==+-U U ，则有：fR u R u R u R u R u 044332211-=+++ 于是有：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-=44332211o U R R U R R U R R U R R U f f f f（2）将已知数据带入得到o U 表达式：()4321o 25.05.02i i i i U U U U U +++-=函数曲线可自行绘制。

5-4理想运放构成图5-45a 所示电路，其中Ω==k 10021R R 、uF 101=C 、uF 52=C 。

第八章 连续信号控制电路8-1 简述典型PWM 控制电路的基本结构。

8-2 PWM 控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？8-3 图8-12所示电路在变为单极式控制时，当负载很轻的情况下电流会在一个周期内来回变向，试分析此时V 1、V 2、V 3、V 4的开关情况，并绘出电压、电流波形。

图8-12 题8-3图8-4 何谓PAM 调速？何谓PWM 调速？这两种调速方式有什么不同？8-5 在120°导电角控制电路中(见图8-20)环形移位寄存器的状态只能有六个，为什么？当因某种干扰出现其它状态，如001110时，逆变器工作会出现什么情况？如何防止这种情况的发生？u b2 u b4 4 M 2 V 1 V 3 V 4V 2 V D3 V D2 V D1 V D4 u b1 u b3 E i a A B 1 3图8-20 题8-5图8-6 180 导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？在某一时刻同时有几个功率器件导通？8-7 什么是SPWM 控制？采用SPWM 控制有什么好处？8-8 试分析单相全桥式电压源逆变器（见图8-17）各晶体管在双极性SPWM 调制信号作用下的工作状况，画出输出电压波形。

8-9 常用的变频器有哪几种？试总结它们各自的特点和应用场合。

8-10 AC -DC -AC 变频器的主电路由哪几部分组成？各部分由什么主要元件组成？8-11 电流源型变频器和电压源变频器的主要区别在哪里？在性能上有什么差异？第八章 连续信号控制电路8-1 简述典型PWM 控制电路的基本结构。

典型的PWM 控制电路主要有模拟式PWM 控制电路和数字式PWM 控制电路。

模拟式PWM 控制电路主要由脉冲频率发生器和电压比较器构成，脉冲频率发生器一般用锯齿波发生器或三角波发生器。

b5 b4 b3 b6D D Q S D 1D Q Q D S D 2 S D 3 D Q D 4 S QD Q R D 5 RD 6 光电耦合驱动电路STARTLD U b1 ≥ 1数字式PWM 控制电路主要由计数器和数字比较器或由定时电路和触发器构成。

第五章 信号运算电路5-1推导题图5-43中各运放输出电压，假设各运放均为理想运放。

(a)该电路为同相比例电路，故输出为：()0.36V V 3.02.01o =⨯+=U(b)该电路为反相比例放大电路，于是输出为：V 15.03.021105i o -=⨯-=-=U U(c)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为反相比例电路可知：()15.03.0*2/11-=-=o U后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有：()()k U U k U U o 50/10/1o -=--- 于是解得：V 63.0o =U(d)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为同相比例电路可知：()V 45.03.010/511o =⨯+=U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有：()()k U U k U U o 50/10/1o -=--- 于是解得：V 51.0o =U5-2)8i 7i 11U U ++运算的电路。

图X5-15-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。

（1）推导其输入与输出间的函数关系()4321,,,u u u u f u o =；（2）如果有122R R =、134R R =、148R R =、Ω=k 101R 、Ω=k 20f R ，输入4321,,,u u u u 的范围是0到4V ，确定输出的变化范围，并画出o u 与输入的变化曲线。

（1）由运放的虚断虚短特性可知0==+-U U ，则有：fR u R u R u R u R u 044332211-=+++ 于是有：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-=44332211o U R R U R R U R R U R R U f f f f（2）将已知数据带入得到o U 表达式：()4321o 25.05.02i i i i U U U U U +++-=函数曲线可自行绘制。

第二章信号放大电路2-1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。

2-2 （1）利用一个741和一只100k的电位器设计可变电源，输出电压范围为10V U S 10V ；（2）如果U S 10V时，在空载状态下将一个1k的负载接到电压源上时，请问电源电压的变化量是多少？（741参数：输入阻抗r d 2 ，差模增益a 200V .'mV，输出阻抗r。

75 ）（1）电路设计如图X2-1所示：15V25k100k25k15V图X2-1（2）由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构，该结构下的输入、输出阻抗为：R i r d 1 T r d 1 a 2 1 200000 V, V 1 4 105尺r。

' 1 T r。

• 1 a 75 .' 1 200000V V 10.375m 由上式我们可以看出，电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗，减小了等效输出阻抗，可以达到阻抗变换的效果。

进一步计算得：I L U S/R L 10V/1k 10mu S RJ L 0.375m 10m 3.75 V2-3在图2-2所示的电路中，已知R i 10k , R2 1 ，并令运算放大器的I B 100n和I OS 30n ，在以下不同情况下，计算输出失调误差U o。

（1）R P 0 ；⑵R P R1PR2；⑶R P R i PR2，并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一；⑷在⑶条件的基础上，使用I OS 3n的运算放大器。

第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源，输出电压范围为1010S V u V -≤≤； (2)如果10S u V =时，在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时，请问电源电压的变化量是多少？（741μA 参数：输入阻抗2d r =MΩ，差模增益200a V mV =，输出阻抗75o r =Ω）2-3 在图2-2所示的电路中，已知110R k =Ω，21R =MΩ，并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ，在以下不同情况下，计算输出失调误差o u 。

(1)0P R =；(2)12P R R R =P ；(3)12P R R R =P ，并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一；(4)在(3)条件的基础上，使用3OS I n =A 的运算放大器。

R R ou图2-2 题2-3图2-4 在图2-47所示的电路中，已知10R k =Ω,1C nF =和()00o u V =。

假设运算放大器有100B I n =A ，30OS I n =A 和输出饱和电压13sat V V ±=±，在不同情况下，计算运算放大器经过多长时间进入饱和。

(1)0P R =；(2)P R R =。

ou图2-47 题2-4图2-5 (1)在图2-48所示的电路中，运算放大器的10B I n =A ，所有电阻都为100R k =Ω，分析B I 对反相放大器性能的影响；(2)为了使o u 最小，在同相端上应该串联多大的电阻P R ？ou i图2-48 题2-5图2-6 图2-4b 所示中的运算放大器使用741μA ，电路增益为20V V A =-，为使电路输入电阻最大，求满足条件的电阻值（令输入失调可调范围为20mV ±，最大失调电流200OS I n =A ，最大失调电压6OS V mV =）。

电路第五版邱关源习题及答案全解电路学科作为电子与通信工程专业的基础课程，在培养学生的电路分析与设计能力方面起着至关重要的作用。

邱关源所著的《电路第五版》无疑是电路学科的经典教材之一，为学生提供了大量的习题来巩固和拓展所学的电路分析知识。

本文将为大家提供《电路第五版邱关源》的习题及答案全解，以帮助学生更好地理解和应用电路原理。

以下为详细内容：第一章电路基本概念习题1：题目：一个电子学家发明了一种新型的无线电通信系统，可以在2千米的范围内进行通信。

请问，在空旷平坦的场地上，这个无线电通信系统的有效覆盖面积是多少？解答：根据题意可知，通信系统的有效覆盖范围为2千米，假设该范围为一个圆形区域，求解其面积。

根据圆的面积公式S = πr²，其中 r 为圆的半径，将半径 r = 2千米代入计算即可得到答案。

S = π(2²) = 4π（千米²）习题2：题目：在一个电路中，有一个电阻元件 R1，其电阻值为 4 欧姆。

现将 R1 改为两个串联连接的电阻 R2 和 R3，求解 R2 和 R3 的电阻值。

解答：根据串联电阻的计算公式 R = R2 + R3，将已知条件 R = 4 欧姆代入计算即可。

R2 + R3 = 4第二章电压与电流习题3：题目：一个电压源 U = 12 V 与一个电阻 R = 6 欧姆连接在一起，求解通过电阻 R 的电流 I。

解答：根据欧姆定律可知 U = RI，将已知条件 U = 12 V，R = 6 欧姆代入计算即可。

I = U / R = 12 / 6 = 2 A习题4：题目：在一个电路中，有一个电流表和一个电阻 R。

现将电流表接入电路中，发现电流表示数为0 A。

请问此时电阻R 的电阻值是多少？解答：根据电流表示数为 0 A 可知，此时通过电阻 R 的电流为零。

根据欧姆定律可知，当 I = 0 时，U = 0，即两点之间电势差为零。

因此，可以得出结论：此时电阻 R 的电阻值为任意值。

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？1-2为什么说科学技术的发展、高科技的发展都离不开测控技术？1-3试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、科学研究、生活与各种工作中的广泛应用。

1-4测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？1-5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？1-6为什么说科技发展对测控电路的可靠性提出了越来越高的要求？1-7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？1-8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。

1-9为什么要采用闭环控制系统？试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用。

第二章绪论1-10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？为了保证产品质量，必须对产品进行检测，把好产品质量关。

测控的目的不仅仅是了解产品质量，更主要是提高质量的产品。

为此要求机器在测控系统控制下按照给定的规程运行。

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。

当今时代的自动化已不是20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。

1-11为什么说科学技术的发展、高科技的发展都离不开测控技术？实践是检验真理的唯一标准，没有经过实践的检验，一些新的思想只能是假说或学说，只有经过测量等实践检验，才能将假说或学说变为科学。

许多重大发现和发明从都是测试和仪器仪表的进步开始。

哈勃望远镜对天体科学的发展，扫描隧道显微镜对纳米科技的形成，起了关键作用。

第十章测控电路设计实例10-1测控电路系统设计通常包括哪些步骤？为什么需要这些步骤？10-2预处理电路中的检波部分环节还有哪些实现方案？10-3预处理电路中为什么要用带通滤波器与陷波器？它们的通带阻带应该怎么选取？品质因数应该怎么选取？10-4在调试过程中，如何确定校正环节的各个参数？10-5控制解耦部分积分环节的设计，除了案例给出的方案，还有哪些可行方案？10-6为什么方案论证阶段需要进行计算机仿真？为什么搭建整个系统后还要进行测试检验？第十一章测控电路设计实例10-1测控电路系统设计通常包括哪些步骤？为什么需要这些步骤？首先清楚所设计测控系统的组成及其各组成部分的功用，工作原理和技术要求，这些是设计的依据和出发点。

随后要考虑怎么实现这些功能并满足其技术要求，为此就要研究它的构成，画出它的框图，进行方案比较。

在确定方案构成后就要对测控系统进行建模并基于该模型对系统的各项性能进行理论分析和仿真验证，这一点对闭环测控系统尤为重要，它为实际系统调试提供方向和原则。

在确定电路的框图和传递函数后就要进行测控电路的具体设计，包括通频带，阻抗匹配，抗干扰，抑制漂移与自激震荡等考虑，以及器件选用，参数计算，电路布局等。

系统构成后还要通过功能与性能测试来检验所搭建的系统是否符合设计指标要求。

10-2预处理电路中的检波部分环节还有哪些实现方案？还可以采用开关解调等方式。

10-3预处理电路中为什么要用带通滤波器与陷波器？它们的通带阻带应该怎么选取？品质因数应该怎么选取？针对放大后的已调信号，需要进一步滤除来自器件、环境中的干扰，因而需要使用带通滤波器进行选频放大。

中心频率为载波的频率，为了保证有用信号都能通过，不需要品质因数过高的Q值进行窄带滤波。

解调出的信号包含载波信号的二倍频信号，需要将其滤除，因而使用陷波器。

陷波器的中心频率设为载波信号频率的二倍，品质因数越高，选频特性越好，但是系统越难以实现，所以需要折中考虑。