11 湘潭大学 测控电路 课件期末复习

红色字体是必须要掌握的时间来不及可以先看一、1.测控电路的主要要求：精度高、响应快、可靠性与经济性、转换灵活（填空选择）2.测控电路的组成（概念、流程框图等看课件）3.测量电路的组成模拟式与数字式AB卷4.开闭环控制流程图（重点）二、1.二极管三极管原理特性了解2.放大电路基本要求（背全文背诵必考）①低噪声；②低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；③高共模输入范围和高共模抑制比；④一定的放大倍数和稳定的增益；⑤线性好；⑥输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；⑦足够的带宽和转换速率。

反相电路同相电路差动放大（有能力同学背原理图及特点）无时间也可以直接记结论3.高共模抑制比放大电路（必考全文背诵）CMRR公式必考考点可能分散在AB卷推导过程都很重要电路组成要看懂原理自动凋零放大电路各部分组成名称两个周期调零原理（不懂原理就背）5.电荷放大电路原理公式不懂原理就背公式截止频率Uo公式等找到规律很好记6.隔离电路好像没考7.失调电压调整外部内部二选一8.转换速率SR=u/t以及最大变换率（考了填空或者填空好像）9.转折频率10.写出三种噪声类型答：（热噪声、低频噪声、散弹噪声）其他略过不考11.基本加法电路、减法电路要看得出来背结构组成和计算公式12.对数指数我记得是没考了解吧知道长什么样就可以13.基本积分运算电路（重点要考的）电路结构+公式14.PID运算电路（重点要考的大题！！）我们当时考了并联PID电路公式推导这个图很复杂很难看不懂背也要背下来每一部分原理组成（非常重要）一定要弄明白（并联简单一点串联PID难一点求稳的话就都看明白原理自己会推导最好！）15.绝对值运算电路也就是半波整流和全波整理（重点考点）16.峰值、最值、平均值运算电路等了解即可三、1.调制信号、解调信号、载波信号、已调信号定义正弦信号三个特点：幅值、频率、相位（选择填空）2.调幅信号原理：用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。

测控系统组成：传感器、测控电路、执行机构；测控电路的主要要求及特点：1、精度高（低噪声、抗干扰能力、低漂移、高稳定性、线性保真、合适的输入输出阻抗）（用精密度、正确度、准确度）2、动态性能好（响应快、动态失真小）3、高的识别与分析能力（AD\DA ，电参转换）4、可靠性高5、经济性好。

理想电流源：输出电流恒定不变，电阻无穷大；理想电压源：内阻为零，端电压固定不变，通过其电流由电压源以及外电路共同决定； 电流型传感器：输出信号为电流，适用于远距离传送，不会有衰减；电压型传感器：输出信号为电压，远距离传送在导线上会有电压降；实际的传感器信号源一般种类多、信号微弱，易衰减、非线性、易受干扰等特点； 输入失调电压：差动放大器不对称，输入为0，输出不为0；输入失调电流：差分级电流不对称程度。

外部来的称为干扰，内部产生的称为噪声：白噪声（波形随机）、色噪声（频率固定）； 热噪声（白）：由导体中的电荷载流子的热激振动引起的噪声；低频噪声（1/f 噪声）：噪声电压的方均值与频率的大小成反比；测量放大电路的基本要求：1、电路输入阻抗与SENSOR 输出阻抗匹配2、稳定的放大倍数3、低噪声4、低输入失调电流、电压，低漂移5、足够的带宽和转换速率6、高共模输入范围和高共模抑制比7、可调的闭环增益8、线性度好，精度高9、成本低；前置运算放大器：1、 斩波稳零集成运算放大器：可放大极其微弱的电压信号，减小失调电压和温度漂移，低输入失调、高共模抑制比、高输入阻抗、适合小信号输出，（热电偶）；2、 高共模抑制比放大电路：高共模抑制比，需外部电阻匹配（电容、电感、压阻）3、 自动调零放大电路：减小集成运放的失调和低频干扰引起的零点漂移，适合小信号、高电耦放大。

4、 电流放大电路：放大微弱电流。

（光电池传感器）其输出电流与光强有良好的线性关系5、 电荷放大电路：高输入阻抗，低噪声。

（压电，电容式）6、 差动输入电桥放大电路：差分对称，高输入阻抗，电路非线性存在，（低阻值传感器）测量精度不高场合。

测控电路复习测控电路重点第⼆章何谓测量放⼤电路？对其基本要求是什么？1、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。

2、对其基本要求：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；⑥⾼共模输⼊范围和⾼共模抑制⽐；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度⾼；⑨成本低。

3、何谓⾃举电路?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。

4、是不是所有情况下都要求放⼤电路具有⾼的输⼊阻抗？⾼输⼊阻抗电路常应⽤于传感器的输出阻抗很⾼的测量放⼤电路中。

如电容式、压电式传感器的测量放⼤电路。

5、什么是差动放⼤器？差动放⼤器是把⼆个输⼊信号分别输⼊到运算放⼤器的同相和反相⼆个输⼊端，然后在输出端取出⼆个信号的差模成分，⽽尽量抑制⼆个信号的共模成分。

6、斩波稳零集成运算放⼤器误差检测和寄存阶段：时钟为⾼电平，Sa1、Sa2闭合，N2两输⼊端被短接，只有输⼊失调电压U0s2和共模信号Uc作⽤并输出，由电容C2寄存，同时反馈到N2的侧向输⼊端A2，此时Uc2＝Uo2≈(K2U0s2+Kc2Uc)/K2＇。

校零和放⼤阶段：时钟为低电平，Sb1、Sb2闭合，输⼊信号Ui同时作⽤到N1、N2的输⼊端。

N2除输⼊Ui、U0s2和Uc外，在侧向端A2还作⽤着Uc2，此时N2的输出为Uo2=K2Ui 。

N2的失调电压U0s2和共模电压Uc全部被消除，达到稳零⽬的。

此时，Uo=(K1+ K1’K2) Ui +K1U0s1+Kc1Uc问题：﹡该电路的增益是如何提⾼的？﹡该电路的输⼊失调电压是如何减⼩的？﹡该电路的共模抑制⽐是如何提⾼的？﹡该电路有哪些优点？7、三运放⾼共模抑制⽐放⼤电路I R=(u o2–u i2)/R2=(u i1–u o1)/R1=(u i2–u i1)/R pu o1=u i1(1+R1/R p)–u i2R1/R p ，u o2=u i2(1+R2/R p)–u i1R2/R pu o =(u o2–u o1)R5 /R38、何谓电桥放⼤电路？由传感器电桥和运算放⼤器组成的放⼤电路或由传感器和运算放⼤器构成的电桥都称为电桥放⼤电路。

对测控电路的主要要求①精度高；②高的输入阻抗和低的输出阻抗；③响应速度快和动态失真小；④转换灵活；⑤可靠性与经济性影响测控电路精度的主要因素，其中哪些是最基本的？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。

其中，噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的。

SR是指单位时间内最大输出电压的变化。

反映了运放对高速变化的输入信号的响应情况。

差模Uid=Ui1-Ui2共模Uic=1/2（Ui1+Ui2）差模输入电阻Rid是指输入差模型号时运放的输入电阻。

过大的输入电压将会使输出呈正饱和或负饱和，饱和电压的极限略小于电源电压。

理想运放的性能指标：判断方法：负反馈2.非线性区：判断方法：比较和限幅反相放大器提高输入电阻方法二：自举电路当R1=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。

缺点：放大倍数受到和比值的限制方法三：高输入电阻高增益反相放大器缺点：匹配电阻要求严格测量放大电路消除温漂的方法：1.用温度补偿电路或差动放大电路2.采用调制方法，即把直流信号变为交流信号3.采用自稳零方法斩波稳零放大电路：又称调制式放大电路，它是利用同步调制-解调，并用隔直电容隔离失调和干扰电压来实现自动稳零的。

自动调零放大电路优点：性能优于斩波稳零放大电路。

输出电压较为稳定。

波动小。

成本低。

适用于毫伏级的低电平放大。

放大电路设计中，提高输入阻抗方法：采用串联反馈电路；用场效应管设计输入级；采用自举电路；采用场效应管差分对设计差分电路。

通常采用屏蔽方法抗干扰，即在运放的高阻抗输入端周围用导体围住构成屏蔽层，并把屏蔽层接到低阻抗处。

低输入阻抗放大电路：适用范围：源电阻Rs很小时常用电路：变压器耦合的前置放大器；并联运放前置放大器；共基-共极放大电路仪用放大器(测量放大电路)滤波器的功能、分类滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统。

按所处理信号形式可分为模拟和数字滤波器；按功能可分低通、高通、带通和带阻四类。

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。