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测控电路第五章答案

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1
第五章 信号运算电路
5-1 图5-37中所示的电路称为放大极性系数电路，试推导出其输出电压Uo与输入电压
U
i
的关系表达式。

输出电压Uo与输入电压Ui的关系表达式为：

io
2UnnqU

5-2 试画出一个能实现5i2i1i5i2i1io5151UUUUUUU的加减混合运算
电路。
该加减混合运算电路如图X5-1所示。

5-3 在粗糙度的标准中，平均波长a定义为aaa/π2R，现有代表aR和a的电压信
号aaUUR，，试设计一电路，使其输出电压代表平均波长a。

图X5-1

图5-37 第五章题1图
R
U
U

R
qR

RR/n
/(-1)n
1io221

1
N
2
为了获得平均波长λa, 需将Ra乘以2π再除以Δa，为实现这一运算采用N1、N3、N
4

三个对数运算电路，其输入分别为代表2π、Ra和Δa的电压U2π、URa和UΔa。UA等于T1和

T3的-Ube之和，它与)2ln(ln2lnaaRR成正比，UB与

-lnΔa成正比。N2是指数电路，T2的-Ube等于UB-U
A
，它与aRa2ln成正比，流

经T2的Ia与aRa2成正比，从而T2输出与λa成正比的电压。

5-4 图5-38中所示是利用乘法器和运算放大器组成的功率测量电路。设
tUusin2i
，)sin(2LtIi，LiZR，ZL是负载，iR3和iL相比可以忽略，

试写出uo和ui、iL的关系式，并证明当uo经过RC滤波器)/π2(RC后，其平均值
U
o
代表有功功率。

2.7kΩ
2.7kΩ
50kΩ
300pF
∞

-

+
+
N
1

∞
-

+
+
N
3

2.7kΩ
2.7kΩ

50kΩ
300pF

∞
-

+
+
N
2

∞
N
4

-
+
+
2.7kΩ 2.7kΩ

300pF
50kΩ

39kΩ
R
P

U
λa

UΔa U2π U
Ra

S
1

T
1

T3 T2 I3 T
4

U
A

300pF

U
B
3
5-5 如何用乘法器构成立方运算电路？
5-6 图5-14 a所示的积分电路中，积分电容C=1F， =100ms，若放大器的U0s=2mV，要
求输入偏置电流Ib对积分器的影响不超过U0s影响，试选择运算放大器的Ib。

nA200sbCUI

5-7 图5-22所示的积分电路中， 若Ui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Uo波形图。设t=0时，Uo=0， R1=R2=10k，C=1F。

U
i
lg
lg
-1

3

Uo=U

i
3

Uo/V
t/ms
102030-2040

图5-38 第五章题4图
R
Z
u
R

R

R
R

u

4
L

o
3

1

2
i

i

U
o

~
i
L

xy
z
x

y
z
2
N

1
N

i
R3

R

C
4

5-8 试说明串联电阻提高微分电路高频稳定性的原理。
电路在高频时，反馈网络产生了一个接近于90o相位滞后，它与运放的滞后结合在一起，
很容易产生自激振荡，串联电阻在输入端，可以降低相移，从而提高微分电路高频稳定性。

5-9 如何通过实验校准PID调节器。
图5-26a电路的调整和校准如下:首先，闭合开关S，使积分电容CI充分放电；调整
0DR
，使微分器无输出，此时电路相当于纯比例调节器；然后在输入端加入方波信号，

调节RP，使AP从零逐渐增大，直到产生如图5-26 b上方曲线所示的有轻度衰减的振荡，这
相当于无微分环节时，相位裕度15；再通过逐步增加RD来降低微分临界频率fD，使其
从无穷大下降，直到出现图b中下部曲线；最后，调节偏差W-X的过渡状态，这时断开开关
S，调节RI使积分临界频率fI增加，直到过渡状态持续时间最小。

5-10 试画出能检测一个任意波形的正向峰值电压的电路原理图。

U
U
U
U

o
i
1

V

R
R

S
C

V
D1

D2
R

2

1
1
N
N
1

2

C

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模电第五章答案解析

模电第五章答案解析

【例5-1】电路如图 (a)、(b)所示。

（1）判断图示电路的反馈极性及类型；（2）求出反馈电路的反馈系数。

图(a) 图(b)【相关知识】负反馈及负反馈放大电路。

【解题思路】（1）根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。

（2）根据反馈网络求电路的反馈系数。

【解题过程】（1）判断电路反馈极性及类型。

在图(a)中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为♁时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为♁，故本电路是电压串联负反馈电路。

在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。

（2）为了分析问题方便，画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图（c）、(d)所示。

图(c) 图(d)由于图(a)电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。

由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。

即故图(a)电路的反馈系数由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。

故图(b)电路的反馈系数【例5-2】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。

（1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。

（2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“−”，则引入的反馈一定是负反馈。

（3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。

（4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。

（5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。

测控电路李醒飞第五版习题答案内容

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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乂很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出來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，还要从己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。

这个用來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己调信号。

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“.的一般表达式可写为：u z = ((/m + iwc) cos a)c t式中哄一载波信号的角频率；(/m—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。

3-4已知调幅信号表示为Ws(0=(10+0.5xcos(27rxl00r))cos(2^xio40 mV,确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。

测控电路李醒飞习题答案【范本模板】

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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。

测控电路李醒飞第五版第二章习题答案

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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）（1）电路设计如图X2-1所示：25k 25k 100k L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： ()()()511212000001410i d d R r T r a V V β≅+=+=M Ω⨯+⨯≅⨯M Ω()))1175120000010.375o o o R r T r a V V m β≅+=+=Ω+⨯≅Ω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：10110L S L I u R V k m ≅=Ω=A0.37510 3.75S o L u R I m m V μ∆≅=Ω⨯A =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 =；(3)12P R R R =，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。