测控电路复习提纲-张国雄第三版课件.ppt

1、测控电路复习纲要测控电路复习纲要第一章第一章 绪论绪论 1 1、精密仪器对测控电路的主要要求可概括为精，、精密仪器对测控电路的主要要求可概括为精，快，灵；首要要求：高精度。快，灵；首要要求：高精度。2 2、测控电路的组成、测控电路的组成 3 3、提取信号，抑制噪声，采用调制解调，信号分离。、提取信号，抑制噪声，采用调制解调，信号分离。4 4、测控电路的类型与发展趋势、测控电路的类型与发展趋势1第二章第二章 信号放大电路信号放大电路1 1、重点掌握：三运放原理、重点掌握：三运放原理(P27)(P27)；2 2、电桥放大电路：针对什么样的传感器？、电桥放大电路：针对什么样的传感器？电参量式传感器：

2、如电感式、电阻应变式、电容电参量式传感器：如电感式、电阻应变式、电容 式等式等3 3、自动调零和低漂移集成运算放大电路的原理、自动调零和低漂移集成运算放大电路的原理（P31P31、P32P32）4 4、自举式高输入阻抗放大电路：自举原理。、自举式高输入阻抗放大电路：自举原理。5 5、隔离放大器的基本组成及符号、隔离放大器的基本组成及符号23自举式高输入阻抗电路4自举组合电路56第三章第三章 信号调制解调电路信号调制解调电路1 1、调制解调的功用，采用调制解调的目的。、调制解调的功用，采用调制解调的目的。2 2、调频，调幅，调相，脉冲调制的数学表达式，并画出它们、调频，调幅，调相，脉冲调制的数学

3、表达式，并画出它们 的波形。的波形。3 3、什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形、什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形 4 4、(P62)(P62)信号相加调制原理，包络检波电路的基本工作原理。信号相加调制原理，包络检波电路的基本工作原理。5 5、什么是包络检波？、什么是包络检波？76.6.为何采用精密检波电路？为何采用精密检波电路？7.7.什么是相敏检波，为何采用？什么是相敏检波，为何采用？8.8.相敏检波、包络检波在电路性能、功能上的区别。相敏检波、包络检波在电路性能、功能上的区别。9.9.开关式相敏检波电路。开关式相敏检波电路。10.10.相加式相敏检波电路图

4、（相加式相敏检波电路图（3-17a3-17a）UsUs与与UcUc之间的关系，工之间的关系，工作曲线，电路原理。作曲线，电路原理。11.11.相敏检波电路的选频与鉴相特性：作用和原理？相敏检波电路的选频与鉴相特性：作用和原理？1212、鉴相电路的原理。、鉴相电路的原理。1313、脉冲调宽信号的解调方式。、脉冲调宽信号的解调方式。8调制调制传感器调制传感器调制电路调制电路调制开关电路调制开关电路调制乘法器调制乘法器调制信号相加调制信号相加调制调相调相调频调频调幅调幅脉冲调宽脉冲调宽9解调包络检波相敏检波二极管与晶体管包络检波精密检波半波全波10+us 半波整流器低通滤波器+usiiCR4uoR1

5、R2R2R3VD1VD2+u i-+N1-+N2+uA+uAA半波精密检波电路半波精密检波电路11+us 半波整流器低通滤波器+usiiCR4uoR1R2R2R3VD1VD2+u i-+N1-+N2R3+uA+uAA全波精密检波电路之一全波精密检波电路之一12uoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1-+N1-+N2全波精密检波电路之一全波精密检波电路之一13高输入阻抗全波精密检波电路之三高输入阻抗全波精密检波电路之三14相敏检波乘法器相敏检波开关式相敏检波相加式相敏检波15乘法器式相敏检波电路乘法器式相敏检波电路16uousUcRVRR-+Na)uousR2R3R1R6R4R5V1

6、UcV2-+NUcb)UcOtusOtuoOtc)UcOtuoOtusOtd)开关式相敏检波电路开关式相敏检波电路17causT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+edbus2+uc+相加式半波相敏检波电路18精密整流型相敏检波电路精密整流型相敏检波电路19 例、在测控系统中被测信号的变化频率为例、在测控系统中被测信号的变化频率为0-0-100Hz100Hz，应怎样选取载波信号的频率？应怎样选取，应怎样选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？滤波器的通频带？为了正确进行信号调制必须要求c

7、，通常至少要求c10。这样，解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开，检出调制信号。若被测信号的变化频率为0-100Hz，则载波信号的频率 c1000 Hzc1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900-900-1100 Hz1100 Hz。信号解调后，滤波器的通频带应100 Hz，即让0-100Hz的信号顺利通过，而将900 Hz以上的信号抑制，可选通频带为200 Hz200 Hz。20 相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成上最主要的区别是什么？上最主要的区别是什么？相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要的区别是相敏检

8、波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化的方向。在性能上最主要的区别是 相敏检波电路具有判别信号相相敏检波电路具有判别信号相位和频率的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力位和频率的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。参考信号应与所需解调的调幅信号具有同样的频率，采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。21 从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路

9、在结构上有许多相似之处？它们又有哪些区别？路在结构上有许多相似之处？它们又有哪些区别？只要将输入的调制信号乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边频调幅信号。若将再乘以，就得到)2cos()2cos(41cos212coscos21cos21coscoscosccxmcxmxmc2csottUtUttUtUttUtuuxmxm 利用低通滤波器滤除频率为和的高频信号后就得到调制信号，只是乘上了系数1/2。这就是说，将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边频调幅信号us，将双边频调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。相

10、敏检波器与调幅电路在结构上的主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。22P67开关式全波相敏检波电路23P89-902425P93脉宽调制电路 电容C在两个半周期通过不同的电阻进行充电，充电时间常数不同，从而输出信号的占空比随着两支充电回路的阻值而变化，即输出信号的脉宽受被测信号调制。Rp2和Rp3为差动电阻传感器的两臂，其和为一常量。26 精密整流型全波相敏检波电路27第四章第四章 信号分离电路信号分离电路1 1、4 4种常见的滤波

11、器及示意图、性能。种常见的滤波器及示意图、性能。2 2、传递函数的定义，由传递函数我们可以得到滤波器、传递函数的定义，由传递函数我们可以得到滤波器 的幅频和相频特性。的幅频和相频特性。3 3、滤波器特性的逼近：有哪几种逼近方法，什么时候、滤波器特性的逼近：有哪几种逼近方法，什么时候 采用什么样的逼近方法？采用什么样的逼近方法？2832210311,CCRRCCKp3223210CCRCCC2930第五章第五章 信号运算电路信号运算电路 1 1、具有温度补偿的对数、指数运算电路的输出和、具有温度补偿的对数、指数运算电路的输出和输入关系推导，乘法和除法运算电路输入关系推导，乘法和除法运算电路2 2

12、、常用特征值运算电路：绝对值运算电路；峰值、常用特征值运算电路：绝对值运算电路；峰值检测电路、平均值运算电路、函数运算电路检测电路、平均值运算电路、函数运算电路3132参数独立可调PID调节器闭合开关S，使积分电容CI充分放电，调整RD=0，这时相当于纯比例调节器；在输入端加方波信号，调节RP，使AP逐渐增大到使波形出现轻度振荡，这时相当于无微分环节；逐步增大RD降低微分临界频率，直到波形不振荡为止；断开开关S，使积分临界频率增大，直到过渡状态持续时间最短。33第六章第六章 信号转换电路模拟开关的种类模拟开关的种类采样保持电路的组成、主要参数采样保持电路的组成、主要参数电压比较器的门限电压的求

13、取电压比较器的门限电压的求取电压频率转换电路、电压电流转换电路电压频率转换电路、电压电流转换电路34设计高速S/H电路，可以选用高速元件；增大驱动电流来减小存储电容的充电时间。图6-10与6-9的工作原理相同，只是N2未在反馈回路中，使电路工作速度得以提高，在保持状态，因V、V2的没有得到抑制，故将降低电路的采样精度。35电路是应用补偿电容应用补偿电容C1C1来减小开关漏电流及运放偏置电流的影响，来减小开关漏电流及运放偏置电流的影响，从而提高保持电路的精度从而提高保持电路的精度。当Uc为高电平时，VD1使V1的UGS1UP1(夹断电压)，开关断开，VD2反偏使V导通，V2导通，电路处于采样状态

14、。主模拟开关V处于闭环回路中，其导通电阻Ron以及N2的失调和漂移对精度的影响均有较大地削弱，电路采样精度较高。但因C和C1都引入时间常数，因而限制了电路的工作速度。当Uc为低电平时，V和V2截止，V1导通，电路处于保持状态。36P16037 试述在试述在S/HS/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。种主要元器件的选择有什么要求。选择要求如下：模拟开关模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。存储电容存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。运算放大器运算放大器：选用输入偏置电

15、流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流。38如果要将如果要将4 420mA20mA的输入直流电流转换为的输入直流电流转换为0 010V10V的输出直流电压，的输出直流电压，试设计其转试设计其转换电路。换电路。该转换电路如图该转换电路如图X6-3X6-3所示。根据图所示。根据图X6-3X6-3电路，有电路，有b23123o)1(URRiRRRuR3-+NuoR1R2R4iuiUb图X6-3取R1=250，当i=4mA时，ui=1V，当i=20mA时，ui=5V。因此要求,1b23URR115)1(23RR39试分析图试分析图6-366-36中各电路的工作原

16、理，并画出电压传输特性曲线。中各电路的工作原理，并画出电压传输特性曲线。图6-36 题6-5图a)b)-+NR1R2R3uouiURVS1VS2-+NR1R2R3uouiURVSVD1VD2R此电路为一施密特电路。比较器输出的高、低电压分别为稳压管稳压值UZ、-UZ，因此运算放大器同相端两个门限电压为：,R323Z3221URRRURRRUR323Z3222URRRURRRU当ui UR时，VD1导通，运算放大器输出负向饱和电压-E，VD2截止，uo=0，此时运算放大器同相端门限电压为：当 ui由大变小并小于UT时，uo=UZ。R2Z22TURRRURRRU40uouoUZU1U2uiO-UZ

17、UZOURUTuia)b)图X6-2其电压传输特性如图其电压传输特性如图X6-2X6-2所示：所示：41第十章测控电路中的抗干扰技术电磁干扰的要素电磁干扰的要素：向外界向外界发送发送干扰的源干扰的源噪声源；噪声源；传播传播电磁干扰的途径电磁干扰的途径噪声的耦合和辐射；噪声的耦合和辐射；承受承受电磁干扰的客体电磁干扰的客体受扰设备。（受扰设备。（源源途径途径目的目的）“电磁兼容不等式：电磁兼容不等式：噪声发送量噪声发送量 耦合因素耦合因素 噪声敏感阈噪声敏感阈电磁干扰电磁干扰一、干扰与噪声源一、干扰与噪声源 二、干扰与噪声的耦合方式二、干扰与噪声的耦合方式 三、干扰与噪声抑制的一般措施三、干扰与噪声抑制的一般措施42