四川大学测控电路课件第七章

G2
A1
A2
第11页
2 偏转系统
电子测量技术基础
示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板 组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转板 。
当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场；在 偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转板共同 决定的荧光屏上的某个坐标位置。
为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板置于 靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右边。
即输入耦合方式，一般有直流（DC）、交流 （AC）和接地（GND）三种，可通过示波器面板选 择。 6．触发源选择方式
触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来 源，一般有内触发（INT）、外触发（EXT）、电源 触发（LINE）三种。
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7.2 CRT显示原理
电子测量技术基础
7.2.1 CRT
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分
3．扫描的概念 如果在X偏转板上加一个随时间线形变化的电压， 垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距 离为 xSxkth ，xt比[cm 例/系s]数Sx称为示波管的X轴偏 转灵敏度。 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”， 能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向 右的连续扫动称为“扫描正程”，自荧光屏的右端迅 速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。
若两信号的初相相同，且在 X、Y方向的偏转距离相同， 在荧光屏上画出一条与水平 轴呈45度角的直线。
ux t
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电子测量技术基础
uy
0
4
04
3 1 3t
0 2 4
1
2 2
若两信号的初相相 差90度，且在X、Y 方向的偏转距离相同， 在荧光屏上画出的图
ux t

入 电 阻 和
7-9
四、反馈的类型的判断
1、识别放大器有无反馈的方法
1）从电路结构看，主要看输出回路和输入回路之 间是否存在相互联系的反馈元件。
2）从信号角度来分析放大器的净输入量（电流或 电压）是否受到输出量的影响。
uI
＋ －
A0
＋
uo
uf R2
R1
uI
－
A0
＋
＋
uf R2
常用交、直流反馈的判断方法
端的求和形式不同
串联反馈 Xf与Xi在输入回路中以电压形式求和
Uid Ui Uf
并联反馈 Xf与Xi在输入回路中以电流形式求和
Iid Ii If
7-7
三、负反馈放大电路的四种连接方式
反馈量取值 与输入信号的连接方式
电流 Io 电压 Uo
串联 (将反馈信号变为电压信号,与
输入电压Ui相减)
并联 (将反馈信号变为电流信号,与
+
ie2≈io
－
Re
1、判断电路中有无反馈， 可根据电路中是否存在连 接输入输出回路的反馈元 件。图中RF是连接输出 和输入的元件，因此存在 反馈。
2、用瞬时极性法可判断 反馈量是使净输入量减小 的，所以为负反馈。又因 是并联，所以是并联反馈。
3、反馈信号取自电流信号，将负载电阻短路反馈作用还 存在，因此为电流反馈。
X 'i X i X f
可能形成自激振荡。
+-
负反馈
净输入信号| Xi' | < | Xi输出幅度下降。
X 'i X i X f
正确引入负反馈可以改善放大电路的性能。
二、反馈的分类
• 4.根据反馈信号在放大电路输出端的采样方式 电压反馈 反馈信号取自输出电压

2.46 10 m / s
4
虽然自由电子的平均漂移速度远小于热运动的 平均速度(数量级105m/s ），但是电键一接通，以光 速（3×108m/s）传播的电场就迅速地在导线中建立 起来，驱使所有的自由电子作定向漂移，因此导线 中的电流几乎同时产生。
电源的电动势
在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒 定电场，保持两点间电势差不变。 把从B经导线到达A的 电子重新送回B，就可以维 持A、B间电势差不变。 完成这一过程不能依靠 静电力，必须有一种提供非 静电力的装置，即电源。
A
1


1
I2
R2
2
2
B
R2 1 R1 2 I3 R1 R2 R1 R R2 R
I
R
3
基尔霍夫方程组的应用
我们可以把式（6）改写为如下形式 R2 1 R1 2 e R1 R2 I R1 R2 R Re R R1 R2 R21 R1 2 e 其中 e ，Re ＝ R1 R2 R Re
第七章
电流与电路
§7-1 电流密度
一、电流强度
dq I dt
大小：单位时间通过导体某一横截面的电量。 方向：正电荷运动的方向
单位：安培（A）。
有方向的标量。
安培基准
二、 电流密度
电流密度的大小等于该点电流 随截面积的变化率
dI dQ j / dS dS dt envdtdS / dS env dt
I2
R1 , R A 4 , Ri 4 1 i1
基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)定律
1、基尔霍夫第一定律
节点：三条或三条以上通电导线的会合点。 基尔霍夫第一定律：在任一节点处，流向节点的电 流和流出节点的电流的代数和等于零。

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• 2.两种电路(diànlù)的选择
方法
内接法
外接法
计算法
RRAx ＞RRVx 或
RRAx ＜RRVx 或
Rx＞ RARV
Rx＜ RARV
若不知 Rx 的大概阻值，可采用
“试触法”，求电路如图所示连
接，空出电压表的一个接头 S，
试触法
然后将 S 分别与 a、b 接触一下 若电流表示数“相对变 若电压表示数“相对变
• 答案(dáàn) 见解析
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•
考点三 滑动(huádòng)变阻器两种接法的选择
• 1．滑动(huádòng)变阻器两种接法的比较
限流接法
分压接法 对比说明
电路图
串、并联关 系不同
负载 R 上电 压调节范围 负载 R 上电 流调节范围 闭合 S 前触
头位置
RR＋ER0≤U≤E R＋ER0≤I≤RE
电压表量程为3 V。所示读数为：①________、②________、
③________、④________。两组数据得到的电阻分别为
________和________。
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• 解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线 (qūxiàn)需要测量电压范围大，变阻器用分压 接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电 路图如图所示。
(要求所测量范围尽可能大)
•
(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则
计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝________。
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解析 (1)首先选取唯一性器材：电源 E(电动势约为 3 V， 内阻约为 0.2 Ω)，定值电阻 R(20 Ω 允许最大电流 1.0 A)， 单刀单掷开关 S，导线。电源电动势约为 3 V，所以电压表 选择 V1(量程 0～3 V，内阻很大)；待测电阻 Rx 的阻值约为 30 Ω，流过 Rx 的最大电流为330VΩ＝0.1 A＝100 mA，如果电 流表选择 A2(量程 0～3 A，内阻约 0.12 Ω)，指针偏转很小， 测量不准确，所以只能选择 A1(量程 0～50 mA，内阻约 10 Ω)；滑动变阻器 R2 的全值电阻太大，操作不便，所以滑动 变阻器应选 R1(0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A)。

一、桥梁（工程与电路之间）
工程问题如何用电路解决？
高共模抑制比
1. 多数干扰是共模干扰；
2. 许多测控任务需要的就是差值、变化量 如形状误差 温度变化、梯度 跟踪误差（实际值与理想值之差）
滤波 测量信号 表面轮廓 形状误差（准直流） 波度（低频） 表面粗糙度（中频） 噪声（高频）
测控电路
第1章 绪论
测控电路的功用 对测控电路的主要要求 测控电路的输入输出信号 测控电路的类型与组成
测控电路的发展趋势 课程的性质、内容与学习方法
1.1 测控电路的功用



当今时代是信息时代。 信息技术包括：信息获取、处理、传输、存储、 执行（控制）。 测量是信息的源头，最后落实到控制。 信息时代的标志——高性能计算机的发展，速 度和容量为其主要指标。 关键是重复定位和曝光技术精度，在于测控。
输出与状态一一对应
1010 1001 1000 0111 0110
0101
4
（3）开关信号
3
A-A
5
输出只有开关、通
断、亮暗, 01两种 状态
A
2
6
指示灯
7
A
8
B-B
9
B
1
B
10
r
11 l
12
F
1.4 测控电路的类型与组成
一、测量电路的基本组成
模拟式测量电路的基本组成
数字式测量电路的基本组成
二、控制电路的基本组成
（四）可靠性与经济性

测控电路越来越多地实时地用在各种系统
中；

测控电路越来越多地国防和高科技中； 测控电路越来越多地用在医疗和其它与生

385
第七章 数字电路的综合应用
2. 通电检查 直观检查无误后，将规定电源接入电路。不要急于测试，先要注意观察 以下情况： （1）接通稳压电源后，稳压电源电压表所示电压值是否严重下跌，电 流表所示电流值是否过大，如果出现以上情况，说明电路有短路现象，应 立即断电检查。 （2）接通电源后，如电压表、电流表显示正常，应静观一段时间，看 是否有异常现象，包括有无冒烟、打火现象，是否有异常气味，听到异常 声音，手摸元器件是否发烫等，如发现异常，应立即断电检查。
381
第七章 数字电路的综合应用
3. 注意各单元模块之间的逻辑关系和时序关系，耦合接口必须匹配。为 避免使用电平转移电路，应尽量使用同一种类型的集成电路。
4. 绘制总体电路图应包含所有元器件。一般由信号输入端从左向右或从 上到下按信号流向依次绘制出各单元电路。
5. 为了验证电路的总体功能，避免在调试中出现故障，安装电路前可先 采用仿真软件对电路进行仿真测试，及时发现问题，改进电路。
390
第七章 数字电路的综合应用
（4）元器件替代法 当怀疑某元器件有故障时，可用一个完好的同型号的元器件替代，置换 后，若电路工作正常，则说明原有元器件或插件板存在故障，可做进一步 检查。 （5）分隔法 为了准确地找出故障点，还可通过拔去某一部分插件和切断部分电路之 间的联系来缩小故障范围，分隔出故障部分。
数字电路的一般设计流程
380
第七章 数字电路的综合应用
数字电路设计过程中应注意以下几点： 1. 针对同一课题，可能会有多种设计方案，设计者应从电路的先进、结 构的繁简、成本的高低和制作的难易等方面进行综合的比较和评价，最后 确定一种可行的方案。总体设计方案可用框图表示，框图应简洁、清晰地 表示出电路工作原理。 2. 对选用的方案必须细化到实际元器件，应尽量选用常用的标准电路和 元器件，优先选用中、大规模集成电路。这样不仅可以减少元器件数目， 而且可以提高电路的可靠性，降低成本。

• 图8
•
(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直 径，示数如图9所示，则甲、乙金属丝的直径 分别为______________mm， ______________mm。
• 图9
解析 (1)图8甲读数：整毫米是17，不足 1毫米数是7×0.1 mm＝0.7 mm，最后结果是 17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm。乙图读数：整毫 米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。 • (2)对图9甲：固定刻度示数为2.0 mm，不 足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0， 最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝ 2.150 mm。对图乙：金属丝的直径为 4.8×0.01 mm＝0.048 mm。 • 答案 (1)17.7 23.85 (2)2.150 0.048 •
• [例1] (2015·海南单科，11)某同学利用游标 卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的 直径和高度，测量结果如图4(a)和(b)所示。 该工件的直径为________cm，高度为 ________mm。
• 图4 • 解析 游标卡尺读数为d＝12 mm＋ 4×0.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm • 螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋ 36.0×0.01 mm＝6.860 mm • 答案 1.220 6.860
•
(2)在实物图11中，已正确连接了部分导 线，请根据图10甲电路完成剩余部分的连接 。
10 20 50 9 mm 19 mm 49 mm 0.1 mm 0.05 mm 0.02 mm 0.1 mm 0.05 mm 0.02 mm
• 4．读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米 数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻 线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x ＋K×精确度)mm。