測控電路-第4套試題-答案版

1、測控電路試題(A卷)答案-第4套 考試說明：本課程為閉卷考試，答案一律答在后面得答題紙上，答在其它地方無效，可攜帶 計算器 。一、圖1是什么電路？試述其工作原理。為使其具有所需性能，對電阻值有什么要求？（20分）CR4uoR1R2R2R3VD1VD2-+N1-+N2R3圖1答：圖1是一種由集成運算放大器構成的全波精密檢波電路。在調(diào)幅波us為正的半周期，由于運算放大器N1的倒相作用，N1輸出低電平，因此VD1導通、VD2截止，A點接近于虛地，uA0。在us的負半周，有uA輸出。若集成運算放大器的輸入阻抗遠大于R2，則i- i1 。按圖上所標注的極性，可寫出下列方程組： 其中Kd為N1的開環(huán)放大倍

2、數(shù)。解以上聯(lián)立方程組得到通常，N1的開環(huán)放大倍數(shù)Kd很大，這時上式可簡化為：或 二極管的死區(qū)和非線性不影響檢波輸出。圖中加入VD1反饋回路一是為了防止在us的正半周期因VD2截止而使運放處于開環(huán)狀態(tài)而進入飽和，另一方面也使us在兩個半周期負載基本對稱。圖中N2與R3、R4、C等構成低通濾波器。對于低頻信號電容C接近開路，濾波器的增益為-R4/R3。對于載波頻率信號電容C接近短路，它使高頻信號受到抑制。因為電容C的左端接虛地，電容C上的充電電壓不會影響二極管VD2的通斷，這種檢波器屬于平均值檢波器。為了構成全波精密檢波電路需要將us通過與uA相加，圖1中N2組成相加放大器，取。在不加電容器C時，

3、N2的輸出為：R6uoN1+usR1R2R3R4R5UCUCT1T2二、圖2所示電路是什么電路？試述其工作原理，其參數(shù)應怎樣選??？。（20分）為開關式全波相敏檢波電路。取R1= R2= R3= R4= R5= R6/2。在Uc=1的半周期，T1導通、T2截止，同相輸入端被接地，us從反相輸入端輸入，放大倍數(shù)為。在Uc=0的半周期，T1截止、T2導通，反相輸入端通過R3接地，us從同相輸入端輸入，放大倍數(shù)為。實現(xiàn)了全波相敏檢波。三、圖3是什么電路？試述其工作原理。（20分）答：圖3是脈寬調(diào)制電路?？糠€(wěn)壓管VS將輸出電壓uo穩(wěn)定在。若輸出電壓為，則它通過VD2和RP1+RP3向電容C充電，當電容C

4、上的充電電壓時其中，N的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，使。通過VD1和RP1+RP2對電容C反向充電，當電容C上的充電電壓時，N再次翻轉(zhuǎn)，使。這樣就構成一個在間來回振蕩的多諧振蕩器。由于在兩個半周期通過不同的電阻通道向電容充電，那么兩半周期充電時間常數(shù)不同，從而輸出信號的占空比也隨兩支充電回路的阻值而變化。圖3 中RP2、RP3為差動電阻傳感器的兩臂，RP2+RP3為一常量，輸出信號的頻率不隨被測量值變化，而它的占空比隨RP2、RP3的值變化，即輸出信號的脈寬受被測信號調(diào)制。四、什么是包絡檢波？什么是相敏檢波？它們在功能和電路結構上最主要的區(qū)別是什么？圖2是什么電路？試述其工作原理。（20分）答：調(diào)幅信號的包絡線

5、形狀與調(diào)制信號一致。只要能檢出調(diào)幅信號的包絡線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡檢波。包絡檢波通過對調(diào)幅信號進行半波或全波整流實現(xiàn)，無法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號的相位和頻率。為了使檢波電路具有判別信號相位和頻率的能力，需采用相敏檢波電路。它不僅能鑒別被測參數(shù)變化的方向，而且能在一定程度上識別信號和干擾，具有較強的抗干擾能力。從電路結構上看，相敏檢波電路的主要特點是，除了需要解調(diào)的調(diào)幅信號外，還要輸入一個參考信號。有了參考信號就可以用它來鑒別輸入信號的相位和頻率。參考信號應與所需解調(diào)的調(diào)幅信號具有同樣的頻率，采用載波信號作參考信號就能滿足這一條件。圖2為一種全波精密檢波電路，可用于包絡檢波和絕對值

6、的計算。圖中N1為反相放大器，N2為跟隨器。us>0時，VD1、VD4導通，VD2、VD3截止，uo=us；us<0時，VD2、VD3導通，VD1、VD4截止，取R1=R4，所以。為減小偏置電流影響，取R2=R1R4，R3=R5。-+N1-+N2UcuoCuiV1R1R2VV2VD1VD2圖5五、圖5是什么電路？試述其工作原理。（20分）答：圖5是高速采樣/保持電路。在采樣期間，Uc為正，V與V2導通，V1截止。V2的導通將使V和C置于N1的閉環(huán)回路中，C上的電壓將等于輸入電壓而不受V的導通電阻的影響，另外，由于N1反相端的偏置電流和V1的漏電流都很小，V2導通電阻的壓降極小，其影響可以略去不計，所以C上的電壓仍能非常精確地等于N1反相端的電壓。由于N2未在反饋回路中，雖然N2使電路工作速度得以提高，但它的漂移和共模誤差在采樣期間得不到