测控电路第五章课件

测控电路习题详解第一章绪论 (2)第二章信号放大电路 (7)第四章信号分离电路 (14)第五章信号运算电路 (25)第六章信号转换电路 (29)第七章信号细分与辨向电路 (34)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。

执行器控制与驱动电路
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2、细分环形分配电路
在环形分配电路的基础上，将译码器替换成了存储器、DA转换器和PWM电 路。根据二进制可逆计数器的技术结果，在存储器中查表，输出对应的数字 电压信号，并通过DA转换器输出为模拟电压信号。然后，通过PWM电路和 栅极驱动电路，转换成控制逆变电路的PWM信号。
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9.2 功率放大电路
9.2.1 直流负载功率放大电路 9.2.2 互补功率放大电路 9.2.3 桥式推挽功率放大电路
9.2.1 直流负载功率放大电路
执行器负载为单极性时，可采用直流负载功率放大电路，包括电压输出型和 电流输出型两种形式。
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9.2.2 互补功率放大电路
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➢ DRV8825芯片
»该芯片其内部集成了两组PWM发生 器、栅极驱动器、DA转换器和全桥 逆变电路，只需要简单的配置外围电 路，即可用于两相单4拍步进电机的 控制和驱动。
第1章 绪论
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本章结束
* 感谢聆听*
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9.5.2 直流电动机的控制与驱动电路
直流电动机控制与驱动电路由PWM 控制电路和逆变电路两部分组成
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9.5.3 步进电机的控制与驱动电路
步进电机的控制与驱动电路 由环形分配电路和多路逆变 电路组成
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1、环形分配电路
环形分配电路主要由二进制可逆 计数器和译码器构成
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3、单片集成的步进电机控制与驱动器
单片集成的步进电机控制与驱动器芯片集成了细分环形分配电路、驱动电路、 逆变电路、保护及诊断电路等。常见的步进电机控制与驱动器芯片包括 Allegro公司的A39XX系列和A49XX系列、德州仪器（TI）公司的DRV88XX 系列、意法半导体（ST）公司的L62XX系列和L64XX系列、东芝公司的 TB67S109AFTG等。

测控电路
传感器接口电路
2.1传感器类型
2.2信号调理电路
2.3线性化
2.4传感器接口实例
本章知识点
无源传感器及有源传感器的基本原理及组成形式
电桥信号调理电路及调频信号调理电路
电压源信号调理电路及电流源信号调理电路
传感器接口电路的线性化技术
传感器接口电路
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2.1传感器类型
2.1.1典型无源传感器
场阻力达到平衡时，接触热电势就会达到一个稳定值，电势由如下式子得出：
k—玻尔兹曼常数，k=1.381×10-23J/K；
kT nA T


e AB T
ln
e
nB T
e—电子电荷量，e=1.602×10-19C；
T—结点处的绝对温度（K）；
nA(T) ，nB(T) —材料A，B在温度T时的自由电子浓度。
传感器接口电路
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1. 热电效应传感器
将A，B两种不同导体材料两端相互紧密连接在一起，组成一个闭合回路，
这样就构成了一个热电偶。当两节点温度不同时，回路中就会产生电势。热
电偶温度保持不变一端成为自由端或冷端，另一端成为测量端或热端。通过
测量接触电势的大小推算测量端的温度。
A
T0
T
e AB T
Ra Rb
1/ Rn jwCn
LX Ra Rb Rn
Rb
RX
Ra
Rn
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2.2.2.2调频信号调理电路
调频信号调理电路可以将无源传感器的阻抗变化量转换为基于振荡电路的频
率变化量。
• 振荡器电路通常根据其电路设计的不同产生特定频率的信号。低频振荡

2.常用的调制方法：传感器调制和电路调制。传感器调制包括1交流供电2机械或光学方法。电路调制包括 乘法器调制，开关电路调制，信号相加调制。常用的解调方法：用非线性原件（二极管或者晶体三极 管）；用低通滤波器。 3.相敏检波电路和包络检波的区别在于：相敏检波电路具有鉴别相位的能力，具有选频的功能，还必须有参 考信号。（乘法器，开关式，相加式） 4.将调制信号乘以幅值为1的余弦信号就可以得到双边带调幅信号，将双边带调幅信号再乘以载波信号，经 低通滤波后就可以得到原先的调制信号。 5.相敏检波电路具有抑制各种高次谐波的能力，这就是他的选频功能。相敏检波电路的鉴相特性指：当输入 信号和参考信号同频率时，输出信号随相位差的余弦而变化。 第四章 信号分离电路 1.滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，可以从频率域中实现对噪声的抑制，提取所需的测量 信号。工作原理是当信号与噪声分布在不同频域带中时，利用滤波器对不同频率信号具有不同的衰减作用 的特点从频域实现信号分离。 2.几个特征频率：转折频率fc，固有频率（谐振频率或中心频率）f0； *群时延函数：t=df(w)/dw,用来评价相位失真程度。越接近常数，相位失真越小。 3.滤波器按照电路组成可以分为：1.LC无源滤波器，2.RC无源滤波器，3.RC有源滤波器 4.由特殊元件构成 的无源滤波器。 4.压控电压源型滤波器：闭环增益（1+R0/R）增益过大容易导致自己振荡，这是因为电路中存在正反馈。 高通低通和带通 *5.无源元件参数计算。 第五章 加法减法运算电路（设计） 第六章 常用的模拟开关元件包括二极管开关.，双极型晶体管开关，结型场效应管开关，MOS型场效应管开关等。
测控电路
第一章 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）和执行机构三部分组成。传感器的输出 信号一般都很微弱，还可能伴随着各种噪声，还需要测控电路将它放大，剔除噪声，选取有用信号。在测 控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大，便于变换，便于传输，适应于各种使用要求的特点。 *2.测控电路的特点:精度高；响应快；转换灵活。 *3.影响测控电路的主要因素： 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。 4.测控电路的输入信号和输出信号： 模拟：1非调制信号2已调制信号（调制信号，载波信号，调幅信号） 数字：增量码信号；绝对码信号；开关信号 第二章 信号放大电路 1.信号放大电路是为了将微弱的传感器信号放大到足以进行的各种转换处理或驱动指示器，记录器以及各种 控制机构。 2.输入失调电压（实际中的差分放大器不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为 零，这一电压便成为输入失调电压）；这种失调电压随时间和温度而变化，称为零点漂移； 3.为了减小零点漂移可以采取以下几个措施:1.引入直流负反馈2.引入温度补偿电路3.差分放大电路的自稳零 和采用调制的方法把直流变交流。 4.相位补偿 5.噪声分为白噪声和色噪声两种。电子电路中的固有噪声有热噪声,低频噪声和散弹噪声三种。 6.测量放大电路是指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者电荷信号的电路。在结构原 理上可以分为1.差动直接耦合式（单端输入，电桥放大，电荷放大），2调制式（斩波稳零）3自动稳定式 （自动调零放大电路）。测量放大电路的基本要求是：1其输入阻抗要与传感器的输出阻抗相匹配2稳定的 放大倍数3低噪声4低的输入失调电压和输入失调电流以及低漂移，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线性好精度高9成本低。 7.反向放大器的闭环增益为-R2/R1;优点：性能稳定,缺点是输入阻抗低容易对传感器新城敷在作用。 同相放大器的闭环增益是1+(R2/R1);优点输入阻抗高，输出阻抗几乎为零，缺点容易受干扰99。 差动放大电路有益于抑制共模干扰（提高电路的共模抑制比）和减小温漂。 *8.三运放高共模抑制比放大电路 9.自动调零放大电路 10.高输入阻抗集成运放的屏蔽将高输入阻抗的输入端周围用导体围住，并将屏蔽层接到低输入阻抗处。 11.自举式高输入阻抗放大电路利用反馈使输入阻抗两端电位近似相等，减少想输入阻抗索取电流从而提高 输入阻抗。 12.差动输入电桥放大电路 *13.隔离放大电路的输入输出和电源的电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地 端。由输入放大器和输出放大器，隔离器和隔离电源等几部分组成。常用的隔离方法：光电隔离，变压器 隔离和电容隔离。 14.调制信号---->调制器——>放大器——》解调器——》低通滤波 振荡器 第三章 信号调制解调电路 1.在信号调制中，通常以高频的正弦信号做载波信号。调幅，调频和调相。调制就是利用调制信号去控制另 一个作为载体的信号（载波信号），让载波信号的（幅值，频率，相位和脉冲宽度）按照调制信号的值变 化。 可以克服干扰，便于放大和远距离传输。