3 、相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成上最主要的区别是

第一章！测控系统的组成：传感器测量控制电路和执行机构!!测控电路的功用：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。

!!!测控电路的主要要求：1.精度高（1）低噪音和高抗干扰能力对信号进行调制，合理安排电路的通频带。

采用高共模抑制比的电路（2）低漂移、高稳定性首先选择温漂低觉得器件，其次应尽量减小电路的特别是关键部分的温度变化并保持电路工作稳定（3）线性与保真度好2.转换灵活（1）A/D转换灵活（2）电量参数转换（3）量程的变化3.有适合的输入电阻和输出电阻4.动态性能好响应快和动态失真小5.高的识别和分辨力6.可靠性高7.经济性好一：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）。

根据被测量的不同，可进行相应的量程切换。

传感器的输出一般较小，常需要放大。

图中所示各个组成部分不一定都需要。

例如，对于输出非调制信号的传感器，就无需用振荡器向它供电，也不用解调器。

在采用信号调制的场合，信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。

利用信号分离电路（常为滤波器），将信号与噪声分离，将不同成分的信号分离，取出所需信号。

有的被测参数比较复杂，或者为了控制目的，还需要进行运算。

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 。

测控填空题1.对测控电路的主要要求与特点：精，快，灵，可靠。

2.模拟信号：非调制信号和已调制信号3.数字信号：增量码信号，绝对码信号，开关信号。

4.测控电路的基本组成：开环控制和闭环控制。

5.干扰和噪声没有本质的区别：把外部来的成为干扰，内部产生的称为噪声。

6.噪声的种类和性质：热噪声，低频噪声，散弹噪声。

7.减小噪声主要的措施：采用噪声小的器件，采用屏蔽措施，采用高模抑制比电路，采用信号调制解调与滤波通频带。

8.测量放大电路的基本要求：测量放大电路的输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配：稳定放大倍数;低噪声;低的输入失调电压和输入失调电流;以及低的漂移;足够的带宽和转换速率；高共模输入范围和高共模抑制比；可调的闭环增益；线性好，精度高；成本低。

9.调频信号的一般表达式：Us=Umcos（Wc+mx）t Wc----载波信号的角频率Um’----调频信号中载波信号的幅度m----调制度10.鉴频电路：微分鉴频，斜率鉴频，数字式频率计。

11.调相信号的一般表达式：Us=Umcos（WcT+mx）wc----载波信号的角频率Um----调相信号中载波信号的幅度。

M---调制度。

12.滤波器的作用：具有频率选择作用的电路或运算处理系统。

13.滤波器的分类：低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器14.电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的滤波器、RC有源滤波器15.滤波器的主要性能指标：特征频率增益与衰耗阻尼系数与品质因数灵敏度群时延函数16.滤波器的特征逼近;巴特沃斯比近（幅2相2）切比雪夫（0.5 3；2 4）贝塞尔（1）17.有源滤波器的设计：传递函数的确定电路结构的选择有源器件的选择无源元件参数计算18.影响鉴相误差的主要因素有：非线性、信号幅值、占空比、逻辑电路与时钟脉冲频率等。

19.分辨力：最后一位分辨率：2的n次幂加一分之120.D/A转换器的主要技术指标：分辨率，精度，建立时间。

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 已知调幅信号表示为u s （t ）=(10+0。

河北工程大学 2008 ~ 2009 学年第 二 学期期 考试试卷 （ A ）卷一、简答题（50分）1、影响测控电路精度的主要因素有哪些？（8分）2、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。

（10分）3、什么是电磁兼容性，抑制电磁干扰的措施有哪些。

（6分）4、如图所示电路为何种类型的二阶滤波电路？如果想构成二阶高通滤波电路，Y1~Y5的RC 元件该如何选取？写出该二阶高通滤波电路的传递函数。

（10分）5、相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与电路构成上主要有哪些区别？（6分）t )6、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。

(6)7、简述A/D 转换器的分辨率和转换时间两个性能指标的概念。

（4分）二、计算题（38分）1、如图所示电路为何种放大电路？写出输出电压u o 与输入电压u i1、u i2之间的关系式。

（10分）2、试述下图开关式全波相敏检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系？并说明其阻值关系。

(10分)3、下图所示的积分电路中，若U i为占空比1:1的方波信号，其幅值为±2V，周期为20ms，试画出相应的U o波形图。

设t=0时，U o=0， R1=R2=10kΩ，C T=1μF。

（10分）4、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。

（8分）三、综合题（12分）下图所示电路是什么电路？试述其工作原理（画出波形图和输出特形图），它的工作范围多大，精度受什么因素影响？C P U sU c河北工程大学2008 ~ 2009 学年第二学期期考试试卷（A ）卷一、简答题（50分）1、影响测控电路精度的主要因素有哪些？（8分）影响测控电路精度的主要因素有：噪声与干扰；失调与漂移，主要是温漂；线性度与保真度；输入与输出阻抗的影响。

2、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。

第一章绪论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）。

2-2 什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？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。

应用于要求共模抑制比大于100dB 的场合，例如人体心电测量。

2-7 线性电桥放大电路中，若u 采用直流，其值Ｕ＝10V，R1＝R3= R＝120Ω，ΔR＝0.24Ω时，试求输出电压Ｕo 。

如果要使失调电压和失调电流各自引起的输出小于1mV，那么输入失调电压和输入失调电流应为多少？由图2-14 电路的公式（式2-24）：并将题设代入，可得U=–UΔR/(2R)=10mV。

设输入失调电压为u 和输入失调电流为I 0s，当输出失调电压小于1mV时，输入失调电压u ﹤(1×10 )/ (1+R/R )=0.5mV；输入失调电流为I0s ﹤(1×10 )/[R (1+R/R )]=4.17μA。

2-11 何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。

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。

应用于传感器的输出阻抗很高（如电容式，压电式传感器的输出阻抗可达108Ω以上）的测量放大电路中。

图2-7所示电路就是它的例子。

2-13 请根据图2，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，Uo=Ui；当开关B闭合时，Uo=10Ui，当开关C 闭合时，Uo=100Ui。

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。

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。

一、 信号及其描述1、周期信号频谱的特点：①离散性——周期信号的频谱是离散的；②谐波性——每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数；③收敛性——谐波分量的幅值按各自不同的规律收敛。

2、傅里叶变换的性质：奇偶虚实性、对称性、线性叠加性、时间尺度改变特性、时移和频移特性、卷积特性、积分和微分特性。

3、非周期信号频谱的特点：①非周期信号可分解成许多不同频率的正弦、余弦分量之和，包含了从零到无穷大的所有频率分量；②非周期信号的频谱是连续的；③非周期信号的频谱由频谱密度函数来描述，表示单位频宽上的幅值和相位；④非周期信号频域描述的数学基础是傅里叶变换。

二、测试装置的基本特性1、测量装置的静态特性是在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不变线性系统的接近程度。

线性度——测量装置输入、输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。

灵敏度——单位输入变化所引起的输出变化。

回程误差——描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性，在整个测量范围内，最大的差值称为回程误差。

分辨力——能引起输出量发生变化的最小输入量。

零点漂移——测量装置的输出零点偏离原始零点的距离，它是可以随时间缓慢变化的量。

灵敏度漂移——由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。

2、传递函数的特点：①()s H 与输入()t x 及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性；②()s H 是对物理系统的微分描述，只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构；③对于实际的物理系统，输入()t x 和输出()t y 都具备各自的量纲；④()s H 中的分母取决于系统的结构。

3、一阶测试系统和二阶测试系统主要涉及哪些动态特性参数，动态特性参数的取值对系统性能有何影响？一般采用怎样的取值原则？ 答：测试系统的动态性能指标：一阶系统的参数是时间常数τ；二阶系统的参数是固有频率n ω和阻尼比ξ。

对系统的影响：一阶系统的时间常数τ值越小，系统的工作频率范围越大，响应速度越快。

测控电路期末考试题简答题(每小题6分，共48分)１、什么是自举电路？说明图1所示电路是如何提高放大器的输入阻抗的？答：自举电路是利用反馈使电阻两端等电位,减少向输出回路索取电流,而使输入阻抗增大的一种电路。

22121R u u R u i i i io i --=-= 31R u R u o i -=∴3122R u R u o o -=i o o i u u u u 22122=⇒=∴ i i i u R R R R R u R u i 211221-=-=∴ 1221R R R R i u R i i -== 当21R R =时，输入回路阻抗无穷大，达到了提高放大器输入阻抗的目的。

2、如图2所示电路,Ｎ１、Ｎ2、N ３工作在理想状态，Ｒ1=R 2=２00ＫΩ，R P ＝20K Ω，R 3=R 4=1０ＫΩ，R 5=Ｒ6=20K Ω，试求该电路的差模增益。

解：R o i P i i i o I R u u R u u R u u =-=-=-11112222 )(12111i i P i o u u R R u u --=∴ 21212)(i i i Po u u u R Ru +-=u i135316642o o o o u R R R u u R R R u +⋅+-=⋅+531536426R R u R u R R R u R o oo ++=+ 43R R = 65R R =))(1()(1221351235i i Po o o u u R R R R R u u R R u -++=-=∴ 42)2022001(1020)1(213512=⨯+⨯=++=-=∴P i i o d R R R R R u u u k3、什么是隔离放大电路?就一种隔离方式简述其工作原理。

答:隔离放大电路是一种测量用的电路，它的输入,输出,隔离电路之间没有直接的电路耦合，即输入、输出没有公共接地端。

输入信号经放大进入耦合器，使ＬED 导通，通过光电耦合器件(晶体管）转换为电压或电流信号,经放大输出。