测控电路习题课
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测控电路(第5版)第四章习题及答案第四章信号分离电路4-1简述滤波器功能,按照功能要求,滤波器可分为⼏种类型?4-2按照电路结构,常⽤的⼆阶有源滤波电路有⼏种类型?特点是什么?4-3测控系统中常⽤的滤波器特性逼近的⽅式有⼏种类型?简述这些逼近⽅式的特点。
4-4按照电路组成,滤波电路主要有⼏种类型?特点是什么?4-5滤波器特性参数主要有哪些?4-6两个特性参数完全相同的低通滤波器级联后,其3dB截⽌频率fc与原来的单个低通滤波器是否⼀致?其他特征频率是否⼀致?为什么?4-7证明⼆阶电路传递函数分母系数均为正时电路是稳定的(提⽰:极点位置均位于平⾯左半部分)4-8试确定图4-3所⽰的低通滤波器的群时延函数τ(ω),并证明当ω<<ω0时,贝赛尔逼近1/Q (ω)最接近常数。
(提⽰:将τ(ω)展成幂级数,并略去(ω/ω0)4及更⾼次项)图4-3 题4-8图4-9如果带通滤波器可等效成低通与⾼通滤波电路的级联,那么带阻滤波器呢?试以带阻滤波器传递函数证明之。
4-10具有图4-8所⽰的通带波动为0.5dB 的五阶切⽐雪夫低通滤波器可由⼀个⼀阶基本节与两个⼆阶基本节等效级联组成。
试求两个⼆阶基本节的品质因数,并确定通带内增益相对直流增益的最⼤偏离为百分之⼏。
20l g A (ω/ω0)/d Bb)-180-90?(ω/ω0图4-8 题4-10图4-11试确定⼀个单位增益巴特沃斯低通滤波器的传递函数,要求信号在通带f ≤250Hz 内,通带增益最⼤变化量ΔK p 不超过2dB ,在阻带f >1000Hz ,衰耗不低于25dB 。
4-12⽤单⼀运放设计⼀个增益为-1,f c =273.4Hz 的三阶巴特沃斯⾼通滤波器。
4-13⼀电路结构如图4-26所⽰。
其中R 0= R 1= R 5=10 kΩ,R 2=4.7 kΩ,R 3=47 kΩ, R 4=33 kΩ,C 1=C 2=0.1µF 。
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 =)。
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。
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。