測(cè)控電路復(fù)習(xí)資料

1、第一章 緒論測(cè)控電路在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？ 傳感器的輸出信號(hào)一般很微弱，還可能伴隨著各種噪聲，需要用測(cè)控電路將它放大，剔除噪聲、選取有用信號(hào)，按照測(cè)量與控制功能的要求，進(jìn)行所需演算、處理與變換，輸出能控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的信號(hào)。在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中，電路是最靈活的部分，它具有便于放大、便于轉(zhuǎn)換、便于傳輸、便于適應(yīng)各種使用要求的特點(diǎn)。測(cè)控電路在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用，測(cè)控系統(tǒng)、乃至整個(gè)機(jī)器和生產(chǎn)系統(tǒng)的性能在很大程度是取決于測(cè)控電路。影響測(cè)控電路精度的主要因素有哪些，而其中哪幾個(gè)因素又是最基本的，需要特別注意？ 影響測(cè)控電路精度的主要因素有：（1） 噪聲與干擾；（2） 失調(diào)與漂移，主

2、要是溫漂；（3） 線(xiàn)性度與保真度；（4） 輸入與輸出阻抗的影響。其中噪聲與干擾，失調(diào)與漂移（含溫漂）是最主要的，需要特別注意。為什么說(shuō)測(cè)控電路是測(cè)控系統(tǒng)中最靈活的環(huán)節(jié)，它體現(xiàn)在哪些方面？為了適應(yīng)在各種情況下測(cè)量與控制的需要，要求測(cè)控系統(tǒng)具有選取所需的信號(hào)、靈活地進(jìn)行各種變換和對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種處理與運(yùn)算的能力，這些工作通常由測(cè)控電路完成。它包括：（1） 模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換；（2） 直流與交流、電壓與電流信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。幅值、相位、頻率與脈寬信號(hào)等之間的轉(zhuǎn)換；（3） 量程的變換；（4） 選取所需的信號(hào)的能力，信號(hào)與噪聲的分離，不同頻率信號(hào)的分離等；（5） 對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與運(yùn)算，如求平均值、差值、峰值

3、、絕對(duì)值，求導(dǎo)數(shù)、積分等、非線(xiàn)性環(huán)節(jié)的線(xiàn)性化處理、邏輯判斷等。第二章 信號(hào)放大電路何謂測(cè)量放大電路？對(duì)其基本要求是什么？ 在測(cè)量控制系統(tǒng)中，用來(lái)放大傳感器輸出的微弱電壓，電流或電荷信號(hào)的放大電路稱(chēng)為測(cè)量放大電路，亦稱(chēng)儀用放大電路。對(duì)其基本要求是：輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配；一定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益；低噪聲；低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移；足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率（無(wú)畸變的放大瞬態(tài)信號(hào)）；高輸入共模范圍（如達(dá)幾百伏）和高共模抑制比；可調(diào)的閉環(huán)增益；線(xiàn)性好、精度高；成本低。什么是差動(dòng)放大器？差動(dòng)放大器:是把二個(gè)輸入信號(hào)分別輸入到運(yùn)算放大器的同相和反相二個(gè)輸入端，然后在輸出端取出二個(gè)

4、信號(hào)的差模成分，而盡量抑制二個(gè)信號(hào)的共模成分。請(qǐng)參照?qǐng)D2-19，根據(jù)手冊(cè)中LF347和CD4066的連接圖（即引腳圖），將集成運(yùn)算放大器LF347和集成模擬開(kāi)關(guān)CD4066接成自動(dòng)調(diào)零放大電路。LF347和CD4066接成的自動(dòng)調(diào)零放大電路如圖X2-1。CD4066uoui+5VVV+R2R1LF347圖X2-1什么是CAZ運(yùn)算放大器？它與自動(dòng)調(diào)零放大電路的主要區(qū)別是什么？何種場(chǎng)合下采用較為合適？CAZ運(yùn)算放大器是輪換自動(dòng)校零集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)稱(chēng)，它通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)的切換，使內(nèi)部?jī)蓚€(gè)性能一致的運(yùn)算放大器交替地工作在信號(hào)放大和自動(dòng)校零兩種不同的狀態(tài)。它與自動(dòng)調(diào)零放大電路的主要區(qū)別是由于兩個(gè)放大器輪換

5、工作，因此始終保持有一個(gè)運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大并輸出，輸出穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)，性能優(yōu)于由通用集成運(yùn)算放大器組成的自動(dòng)調(diào)零放大電路，但是電路成本較高，且對(duì)共模電壓無(wú)抑制作用。應(yīng)用于傳感器輸出信號(hào)極為微弱，輸出要求穩(wěn)定、漂移極低，對(duì)共模電壓抑制要求不高的場(chǎng)合。何謂自舉電路？應(yīng)用于何種場(chǎng)合？請(qǐng)舉一例說(shuō)明之。 自舉電路是利用反饋使輸入電阻的兩端近似為等電位，減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路。應(yīng)用于傳感器的輸出阻抗很高（如電容式，壓電式傳感器的輸出阻抗可達(dá)108以上）的測(cè)量放大電路中。圖2-7所示電路就是它的例子。 什么是高共模抑制比放大電路？應(yīng)用何種場(chǎng)合？有抑制傳感器輸出共模電壓（包括干擾

6、電壓）的放大電路稱(chēng)為高共模抑制比放大電路。應(yīng)用于要求共模抑制比大于100dB的場(chǎng)合，例如人體心電測(cè)量。 圖2-13b所示電路，N1、N2為理想運(yùn)算放大器，R4=R2=R1=R3=R，試求其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。由圖題設(shè)可得u01 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )2ui1 R4/R3 =2ui22 ui1=2(ui2-ui1)，所以其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Kf=2。圖示電路是什么電路？試述其工作原理。為使其具有所需性能，對(duì)電阻值有什么要求？是同相輸入高共模抑制比差動(dòng)放大電路。由電路可得， 所以 因輸入共模電壓uic=(ui1 +ui2 ) / 2， 輸

7、入差模電壓uid = ui2ui1 ，可將上式改寫(xiě)為 為了獲得零共模增益，上式等號(hào)右邊第一項(xiàng)必須為零，可取此時(shí)，電路的差動(dòng)閉環(huán)增益為 這種電路采用了二個(gè)同相輸入的運(yùn)算放大器，因而具有極高的輸入阻抗。 圖2-14所示電路，N1、N2、N3工作在理想狀態(tài)，R1=R2=100kW，R 0=10kW，R3=R4=20kW，R5=R6=60kW，N2同相輸入端接地，試求電路的差模增益？電路的共模抑制能力是否降低？為什么？； ； ； ； uo =(uO2uO1)R5 /R3由圖題設(shè)可得uo = (uo2uo1) R5 / R3 =3(uo2uo1 ), uo1 = ui1 (1 + R1 /Rp)ui2

8、R1/Rp=11ui1, uo2= ui2(1+R2/Rp)ui1 R2/Rp=10ui1, 即uo=3（10ui111ui1）=63ui1，因此，電路的差模增益為63。電路的共模抑制能力將降低，因N2同相輸入端接地，即ui2=0，ui1的共模電壓無(wú)法與ui2的共模電壓相抵消。什么是有源屏蔽驅(qū)動(dòng)電路？應(yīng)用于何種場(chǎng)合？請(qǐng)舉例說(shuō)明之。 將差動(dòng)式傳感器的兩個(gè)輸出經(jīng)兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的同相比例差動(dòng)放大后，使其輸入端的共模電壓11地輸出，并通過(guò)輸出端各自電阻（阻值相等）加到傳感器的兩個(gè)電纜屏蔽層上，即兩個(gè)輸入電纜的屏蔽層由共模輸入電壓驅(qū)動(dòng)，而不是接地，電纜輸入芯線(xiàn)和屏蔽層之間的共模電壓為零，這種電路就是

9、有源屏蔽驅(qū)動(dòng)電路。它消除了屏蔽電纜電容的影響，提高了電路的共模抑制能力，因此經(jīng)常使用于差動(dòng)式傳感器，如電容傳感器、壓阻傳感器和電感傳感器等組成的高精度測(cè)控系統(tǒng)中。何謂電橋放大電路？應(yīng)用于何種場(chǎng)合？由傳感器電橋和運(yùn)算放大器組成的放大電路或由傳感器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的電橋都稱(chēng)為電橋放大電路。應(yīng)用于電參量式傳感器，如電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等，經(jīng)常通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)，并用運(yùn)算放大器作進(jìn)一步放大，或由傳感器和運(yùn)算放大器直接構(gòu)成電橋放大電路，輸出放大了的電壓信號(hào)。試推導(dǎo)圖2-16b所示電路uo的計(jì)算公式，并根據(jù)所推導(dǎo)的公式說(shuō)明其特點(diǎn)。 由圖2-16b所示電路可得電橋輸出電壓u+（即

10、運(yùn)算放大器N的同相端輸入電壓）為：u+= uR/(2R+R)-uR/(2R)=uR/(4R+2R), 電路輸出電壓uo=(1+R2/R1)u+, 所以u(píng)o=(1+R2/R1)uR/(4R+2R), 將傳感器電阻的相對(duì)變化率=R/R代入，則得uo=(1+R2/R1)u/ (4+2)可見(jiàn)，同相輸入電橋放大電路，其輸出uo的計(jì)算公式與式（2-22）相同，只是輸出符號(hào)相反。其增益與橋臂電阻無(wú)關(guān)，增益比較穩(wěn)定，但電橋電源一定要浮置，且輸出電壓uo與橋臂電阻的相對(duì)變化率是非線(xiàn)性關(guān)系，只有當(dāng)<< 1時(shí)，uo與才近似按線(xiàn)性變化。線(xiàn)性電橋放大電路中（見(jiàn)圖2-18），若u采用直流，其值10V，R1R3

11、= R120，R0.24時(shí)，試求輸出電壓o 。如果要使失調(diào)電壓和失調(diào)電流各自引起的輸出小于1mV，那么輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流應(yīng)為多少？由圖2-14電路的公式（式2-24）：并將題設(shè)代入，可得Uo=UR/(2R)=10mV。設(shè)輸入失調(diào)電壓為u0s和輸入失調(diào)電流為I0s，當(dāng)輸出失調(diào)電壓小于1mV時(shí)，輸入失調(diào)電壓u0s(1×103)/ (1+R2/R1)=0.5mV；輸入失調(diào)電流為I0s(1×103)/R1 (1+R2/R1)=4.17A。什么是可編程增益放大電路？請(qǐng)舉例說(shuō)明之。放大電路的增益通過(guò)數(shù)字邏輯電路由確定的程序來(lái)控制，這種電路稱(chēng)為可編程增益放大電路，亦稱(chēng)程控增益放大

12、電路，簡(jiǎn)稱(chēng)PGA。例如圖X2-2，程序?yàn)锳=0(開(kāi)關(guān)A斷開(kāi)) 、B=0(開(kāi)關(guān)B斷開(kāi))時(shí)，放大電路的電壓放大倍數(shù)為-R/R1；當(dāng)程序?yàn)锳=1(開(kāi)關(guān)A閉合) 、B=0(開(kāi)關(guān)B斷開(kāi))時(shí)，放大倍數(shù)為- R2R/R1（R2+R）；當(dāng)程序?yàn)锳=0(開(kāi)關(guān)A斷開(kāi))、B=1(開(kāi)關(guān)B閉合)，放大倍數(shù)為 R3R/R1（R3+R）；當(dāng)程序?yàn)锳=1、B=1(開(kāi)關(guān)A、B均閉合)，放大倍數(shù)為R2R3R/R1（R2 R3+R3 R +R R2）。因此可編程增益放大電路的增益是通過(guò)數(shù)字邏輯電路由確定的程序來(lái)控制。+NRUoUiBAR1R2R3圖X2-2 請(qǐng)根據(jù)圖2-29b，畫(huà)出可獲得1、10、100十進(jìn)制增益的電路原理圖。 由

13、圖X2-3可得：當(dāng)開(kāi)關(guān)A閉合時(shí)，Uo=Ui；當(dāng)開(kāi)關(guān)B閉合時(shí)，Uo=10Ui，當(dāng)開(kāi)關(guān)C閉合時(shí)，Uo=100Ui。CR+NUoBAUi9R90R圖X2-3 根據(jù)圖2-29c和其增益表達(dá)式，若采用6個(gè)電阻，請(qǐng)畫(huà)出電路原理圖，并計(jì)算電阻網(wǎng)絡(luò)各電阻的阻值。 N=6 : R6 =R1 +R2 + R3 +R4 +R5 , R6 +R5 =2（R1 +R2 + R3 +R4） R6 +R5 +R4=3（R1 +R2 + R3）, R6 +R5 +R4+ R3=4（R1 +R2）, R6 +R5 +R4+ R3+R2=5R1,Uo+N5路摸擬開(kāi)關(guān)RR/5R3RUi3R/10R/2取R1=R，則R6=3R，R5

14、=R，R4=R/2，R3=3R/10，R2=R/5，R1=R。見(jiàn)圖X2-4。圖X2-4什么是隔離放大電路？應(yīng)用于何種場(chǎng)合？隔離放大電路的輸入、輸出和電源電路之間沒(méi)有直接的電路耦合，即信號(hào)在傳輸過(guò)程中沒(méi)有公共的接地端。隔離放大電路主要用于便攜式測(cè)量?jī)x器和某些測(cè)控系統(tǒng)（如生物醫(yī)學(xué)人體測(cè)量、自動(dòng)化試驗(yàn)設(shè)備、工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)等）中，能在噪聲環(huán)境下以高阻抗、高共模抑制能力傳送信號(hào)。試分析圖2-33b電路中的限幅電路是如何工作的？并寫(xiě)出o的計(jì)算公式。當(dāng)輸入過(guò)載時(shí)，即輸入正向（或反向）電壓突然很大時(shí)，低漂移斬波穩(wěn)零運(yùn)算放大器235L輸出飽和電平，限幅電路的正向（或反向）二極管導(dǎo)通，使放大器的增益減小，輸出從

15、飽和狀態(tài)迅速恢復(fù)。運(yùn)算放大器235L 的輸出為U1=（R2+R3+R2R3）Ui/（R4R1）=1000Ui, AD277隔離放大器的電壓放大倍數(shù)約為196.078，所以o=196.078（R3+R4）RUi/（R4 R1）=196078 Ui。思考：U1=（R3+R2+ R3 R2/ R4）Ui/R1，196.078何處來(lái)第三章 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路什么是信號(hào)調(diào)制？在測(cè)控系統(tǒng)中為什么要采用信號(hào)調(diào)制？什么是解調(diào)？在測(cè)控系統(tǒng)中常用的調(diào)制方法有哪幾種？在精密測(cè)量中，進(jìn)入測(cè)量電路的除了傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號(hào)一般又很微弱，將測(cè)量信號(hào)從含有噪聲的信號(hào)中分離出來(lái)是測(cè)量電路

16、的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號(hào)與噪聲，往往給測(cè)量信號(hào)賦以一定特征，這就是調(diào)制的主要功用。調(diào)制就是用一個(gè)信號(hào)（稱(chēng)為調(diào)制信號(hào)）去控制另一作為載體的信號(hào)（稱(chēng)為載波信號(hào)），讓后者的某一特征參數(shù)按前者變化。在將測(cè)量信號(hào)調(diào)制，并將它和噪聲分離，放大等處理后，還要從已經(jīng)調(diào)制的信號(hào)中提取反映被測(cè)量值的測(cè)量信號(hào)，這一過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)。在信號(hào)調(diào)制中常以一個(gè)高頻正弦信號(hào)作為載波信號(hào)。一個(gè)正弦信號(hào)有幅值、頻率、相位三個(gè)參數(shù)，可以對(duì)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)制，分別稱(chēng)為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。也可以用脈沖信號(hào)作載波信號(hào)。可以對(duì)脈沖信號(hào)的不同特征參數(shù)作調(diào)制，最常用的是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，稱(chēng)為脈沖調(diào)寬。什么是調(diào)制信號(hào)？什么是載波信號(hào)？什么

17、是已調(diào)信號(hào)？調(diào)制是給測(cè)量信號(hào)賦以一定特征，這個(gè)特征由作為載體的信號(hào)提供。常以一個(gè)高頻正弦信號(hào)或脈沖信號(hào)作為載體，這個(gè)載體稱(chēng)為載波信號(hào)。用需要傳輸?shù)男盘?hào)去改變載波信號(hào)的某一參數(shù)，如幅值、頻率、相位。這個(gè)用來(lái)改變載波信號(hào)的某一參數(shù)的信號(hào)稱(chēng)調(diào)制信號(hào)。在測(cè)控系統(tǒng)中需傳輸?shù)氖菧y(cè)量信號(hào)，通常就用測(cè)量信號(hào)作調(diào)制信號(hào)。經(jīng)過(guò)調(diào)制的載波信號(hào)叫已調(diào)信號(hào)。什么是調(diào)幅？請(qǐng)寫(xiě)出調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并畫(huà)出它的波形。調(diào)幅就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)的幅值。常用的是線(xiàn)性調(diào)幅，即讓調(diào)幅信號(hào)的幅值按調(diào)制信號(hào)x線(xiàn)性函數(shù)變化。調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式可寫(xiě)為： 式中 載波信號(hào)的角頻率； 調(diào)幅信號(hào)中載波信號(hào)的幅度； m調(diào)制度。圖X3-

18、1繪出了這種調(diào)幅信號(hào)的波形。c)a)b)tuxOtOucusOt圖X3-1 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)a) 調(diào)制信號(hào) b) 載波信號(hào) c) 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)什么是調(diào)頻？請(qǐng)寫(xiě)出調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并畫(huà)出它的波形。調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)的頻率。常用的是線(xiàn)性調(diào)頻，即讓調(diào)頻信號(hào)的頻率按調(diào)制信號(hào)x的線(xiàn)性函數(shù)變化。調(diào)頻信號(hào)us的一般表達(dá)式可寫(xiě)為： 式中 載波信號(hào)的角頻率； 調(diào)頻信號(hào)中載波信號(hào)的幅度； m 調(diào)制度。 圖X3-2繪出了這種調(diào)頻信號(hào)的波形。圖a為調(diào)制信號(hào)x的波形,它可以按任意規(guī)律變化; 圖b為調(diào)頻信號(hào)的波形,它的頻率隨x變化。若x=Xmcost，則調(diào)頻信號(hào)的頻率可在范圍內(nèi)變化。為了避免發(fā)生頻

19、率混疊現(xiàn)象，并便于解調(diào)，要求。xtOOtusa)b)圖X3-2 調(diào)頻信號(hào)的波形a) 調(diào)制信號(hào) b) 調(diào)頻信號(hào)什么是調(diào)相？請(qǐng)寫(xiě)出調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并畫(huà)出它的波形。調(diào)相就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)的相位。常用的是線(xiàn)性調(diào)相，即讓調(diào)相信號(hào)的相位按調(diào)制信號(hào)x的線(xiàn)性函數(shù)變化。調(diào)相信號(hào)us的一般表達(dá)式可寫(xiě)為： 式中 載波信號(hào)的角頻率； 調(diào)相信號(hào)中載波信號(hào)的幅度； m 調(diào)制度。圖X3-3繪出了這種調(diào)相信號(hào)的波形。圖a為調(diào)制信號(hào)x的波形，它可以按任意規(guī)律變化；圖b為載波信號(hào)的波形，圖c為調(diào)相信號(hào)的波形，調(diào)相信號(hào)與載波信號(hào)的相位差隨x變化。當(dāng)時(shí)，調(diào)相信號(hào)滯后于載波信號(hào)。時(shí)，則超前于載波信號(hào)。ttta)b

20、)c)xucusooo圖X3-3 調(diào)相信號(hào)的波形a) 調(diào)制信號(hào) b) 載波信號(hào) c) 調(diào)相信號(hào)什么是脈沖調(diào)寬？請(qǐng)寫(xiě)出脈沖調(diào)寬信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并畫(huà)出它的波形。脈沖調(diào)制是指用脈沖作為載波信號(hào)的調(diào)制方法。在脈沖調(diào)制中具有廣泛應(yīng)用的一種方式是脈沖調(diào)寬。脈沖調(diào)寬的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (3-23)式中b為常量，m為調(diào)制度。脈沖的寬度為調(diào)制信號(hào)x的線(xiàn)性函數(shù)。它的波形見(jiàn)圖X3-4，圖a為調(diào)制信號(hào)x的波形，圖b為脈沖調(diào)寬信號(hào)的波形。圖中T為脈沖周期，它等于載波頻率的倒數(shù)。xBtta)b)xT圖X3-4 脈沖調(diào)寬信號(hào)的波形a) 調(diào)制信號(hào)波形 b) 調(diào)寬信號(hào)波形為什么說(shuō)信號(hào)調(diào)制有利于提高測(cè)控系統(tǒng)的信噪比，有利于提高它

21、的抗干擾能力？它的作用通過(guò)哪些方面體現(xiàn)？在精密測(cè)量中，進(jìn)入測(cè)量電路的除了傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號(hào)一般又很微弱，將測(cè)量信號(hào)從含有噪聲的信號(hào)中分離出來(lái)是測(cè)量電路的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號(hào)與噪聲，往往給測(cè)量信號(hào)賦以一定特征，這就是調(diào)制的主要功用。在將測(cè)量信號(hào)調(diào)制，并將它和噪聲分離，再經(jīng)放大等處理后，還要從已經(jīng)調(diào)制的信號(hào)中提取反映被測(cè)量值的測(cè)量信號(hào)，這一過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)。 通過(guò)調(diào)制，對(duì)測(cè)量信號(hào)賦以一定的特征，使已調(diào)信號(hào)的頻帶在以載波信號(hào)頻率為中心的很窄的范圍內(nèi)，而噪聲含有各種頻率，即近乎于白噪聲。這時(shí)可以利用選頻放大器、濾波器等，只讓以載波頻率為中心的一個(gè)很窄的頻

22、帶內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，就可以有效地抑制噪聲。采用載波頻率作為參考信號(hào)進(jìn)行比較，也可抑制遠(yuǎn)離參考頻率的各種噪聲。為什么在測(cè)控系統(tǒng)中常常在傳感器中進(jìn)行信號(hào)調(diào)制？為了提高測(cè)量信號(hào)抗干擾能力，常要求從信號(hào)一形成就已經(jīng)是已調(diào)信號(hào)，因此常常在傳感器中進(jìn)行調(diào)制。在電路進(jìn)行幅值、頻率、相位、脈寬調(diào)制的基本原理是什么？ 在電路進(jìn)行調(diào)制的基本原理是用測(cè)量信號(hào)ux去控制（改變）載波信號(hào)幅值、頻率、相位或脈寬，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制只要用乘法器將測(cè)量信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）ux 與載波信號(hào)uc相乘，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。用調(diào)制信號(hào)去控制產(chǎn)生載波信號(hào)的振蕩器頻率，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。用調(diào)制信號(hào)與鋸齒波載波信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)它們的值相等時(shí)電壓比較器發(fā)生跳

23、變，電壓比較器的輸出就是調(diào)相信號(hào)。利用調(diào)制信號(hào)去改變方波發(fā)生器的脈寬就可以實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制。什么是雙邊帶調(diào)幅？請(qǐng)寫(xiě)出其數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫(huà)出它的波形?？梢约僭O(shè)調(diào)制信號(hào)x為角頻率為的余弦信號(hào)x=Xmcost，當(dāng)調(diào)制信號(hào)x不符合余弦規(guī)律時(shí)，可以將它分解為一些不同頻率的余弦信號(hào)之和。在信號(hào)調(diào)制中必須要求載波信號(hào)的頻率遠(yuǎn)高于調(diào)制信號(hào)的變化頻率。由式（3-1）調(diào)幅信號(hào)可寫(xiě)為：它包含三個(gè)不同頻率的信號(hào): 角頻率為的載波信號(hào)Umcosct和角頻率分別為c±的上下邊頻信號(hào)。載波信號(hào)中不含調(diào)制信號(hào)，即不含被測(cè)量x的信息，因此可以取Um=0，即只保留兩個(gè)邊頻信號(hào)。這種調(diào)制稱(chēng)為雙邊帶調(diào)制，對(duì)于雙邊帶調(diào)制tuxOtO

24、ucusOta) b)c) 雙邊帶調(diào)制的調(diào)幅信號(hào)波形見(jiàn)圖X3-9。圖a為調(diào)制信號(hào)，圖b為載波信號(hào)，圖c為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。圖X3-9 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)a) 調(diào)制信號(hào) b) 載波信號(hào) c) 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)在測(cè)控系統(tǒng)中被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0100Hz，應(yīng)當(dāng)怎樣選取載波信號(hào)的頻率？應(yīng)當(dāng)怎樣選取調(diào)幅信號(hào)放大器的通頻帶？信號(hào)解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？為了正確進(jìn)行信號(hào)調(diào)制必須要求c>>，通常至少要求c>10。在這種情況下，解調(diào)時(shí)濾波器能較好地將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)分開(kāi)，檢出調(diào)制信號(hào)。若被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0100Hz，應(yīng)要求載波信號(hào)的頻率c>1000 Hz。調(diào)幅信號(hào)放大器的通頻帶應(yīng)

25、為9001100 Hz。信號(hào)解調(diào)后，濾波器的通頻帶應(yīng)>100 Hz，即讓0100Hz的信號(hào)順利通過(guò)，而將900 Hz以上的信號(hào)抑制，可選通頻帶為200 Hz。什么是包絡(luò)檢波？試述包絡(luò)檢波的基本工作原理。從已調(diào)信號(hào)中檢出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)或檢波。幅值調(diào)制就是讓已調(diào)信號(hào)的幅值隨調(diào)制信號(hào)的值變化，因此調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)形狀與調(diào)制信號(hào)一致。只要能檢出調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱(chēng)為包絡(luò)檢波。從圖X3-10中可以看到，只要從圖a所示的調(diào)幅信號(hào)中，截去它的下半部，即可獲得圖b所示半波檢波后的信號(hào) (經(jīng)全波檢波也可)，再經(jīng)低通濾波，濾除高頻信號(hào)，即可獲得所需調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)解調(diào)。包絡(luò)檢波就是

26、建立在整流的原理基礎(chǔ)上的。usuo'OOtta)b)圖X3-10 包絡(luò)檢波的工作原理a) 調(diào)幅信號(hào) b) 半波檢波后的信號(hào)為什么要采用精密檢波電路？試述圖3-11 b所示全波線(xiàn)性檢波電路工作原理，電路中哪些電阻的阻值必須滿(mǎn)足一定的匹配關(guān)系，并說(shuō)明其阻值關(guān)系。二極管和晶體管V都有一定死區(qū)電壓，即二極管的正向壓降、晶體管的發(fā)射結(jié)電壓超過(guò)一定值時(shí)才導(dǎo)通，它們的特性也是一根曲線(xiàn)。二極管和晶體管V的特性偏離理想特性會(huì)給檢波帶來(lái)誤差。在一般通信中，只要這一誤差不太大，不致于造成明顯的信號(hào)失真。而在精密測(cè)量與控制中，則有較嚴(yán)格的要求。為了提高檢波精度，常需采用精密檢波電路，它又稱(chēng)為線(xiàn)性檢波電路。圖3

27、-11b是一種由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的精密檢波電路。在調(diào)幅波us為正的半周期，由于運(yùn)算放大器N1的倒相作用，N1輸出低電平，因此V1導(dǎo)通、V2截止，A點(diǎn)接近于虛地，ua0。在us的負(fù)半周，有ua輸出。若集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗遠(yuǎn)大于R2，則i- i1 。按圖上所標(biāo)注的極性，可寫(xiě)出下列方程組： 其中Kd為N1的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。解以上聯(lián)立方程組得到通常，N1的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Kd很大，這時(shí)上式可簡(jiǎn)化為：或 二極管的死區(qū)和非線(xiàn)性不影響檢波輸出。 圖3-11b中加入V1反饋回路一是為了防止在us的正半周期因V2截止而使運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)而進(jìn)入飽和，另一方面也使us在兩個(gè)半周期負(fù)載基本對(duì)稱(chēng)。圖中N2與R3、R4、

28、C等構(gòu)成低通濾波器。對(duì)于低頻信號(hào)電容C接近開(kāi)路，濾波器的增益為-R4/R3。對(duì)于載波頻率信號(hào)電容C接近短路，它使高頻信號(hào)受到抑制。因?yàn)殡娙軨的左端接虛地，電容C上的充電電壓不會(huì)影響二極管V2的通斷，這種檢波器屬于平均值檢波器。 為了構(gòu)成全波精密檢波電路需要將us通過(guò)與ua相加，圖3-11b中N2組成相加放大器，為了實(shí)現(xiàn)全波精密檢波必須要求。在不加電容器C時(shí)，N2的輸出為：tuouausttoooa)c)b)圖X3-11a為輸入調(diào)幅信號(hào)us的波形，圖b為N1輸出的反相半波整流信號(hào)ua，圖c為N2輸出的全波整流信號(hào)uo。電容C起濾除載波頻率信號(hào)的作用。圖X3-11 線(xiàn)性全波整流信號(hào)的形成a) 輸入

29、信號(hào) b) 半波整流信號(hào)波形 c) 全波整流輸出R4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1uo-+N1-+N23-13試述圖3-13 所示全波線(xiàn)性檢波電路工作原理，電路中哪些電阻的阻值必須滿(mǎn)足一定的匹配關(guān)系，并說(shuō)明其阻值關(guān)系。全波精密檢波電路，可用于包絡(luò)檢波和絕對(duì)值的計(jì)算。圖中N1為反相放大器，N2為跟隨器。us>0時(shí)，VD1、VD4導(dǎo)通，VD2、VD3截止，uo=us；us<0時(shí)，VD2、VD3導(dǎo)通，VD1、VD4截止，取R1=R4，所以。為減小偏置電流影響，取R2=R1R4，R3=R5。什么是相敏檢波？為什么要采用相敏檢波？ 相敏檢波電路是能夠鑒別調(diào)制信號(hào)相位的檢波電路。

30、包絡(luò)檢波有兩個(gè)問(wèn)題：一是解調(diào)的主要過(guò)程是對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行半波或全波整流，無(wú)法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號(hào)的相位。如在圖1-3所示用電感傳感器測(cè)量工件輪廓形狀的例子中，磁芯3由它的平衡位置向上和向下移動(dòng)同樣的量，傳感器的輸出信號(hào)幅值相同，只是相位差180°。從包絡(luò)檢波電路的輸出無(wú)法確定磁芯向上或向下移動(dòng)。第二，包絡(luò)檢波電路本身不具有區(qū)分不同載波頻率的信號(hào)的能力。對(duì)于不同載波頻率的信號(hào)它都以同樣方式對(duì)它們整流，以恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，這就是說(shuō)它不具有鑒別信號(hào)的能力。為了使檢波電路具有判別信號(hào)相位和頻率的能力，提高抗干擾能力，需采用相敏檢波電路。相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能、性能與在電路構(gòu)成上最主

31、要的區(qū)別是什么？ 相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能上的主要的區(qū)別是相敏檢波電路能夠鑒別調(diào)制信號(hào)相位，從而判別被測(cè)量變化的方向、在性能上最主要的區(qū)別是相敏檢波電路具有判別信號(hào)相位和頻率的能力，從而提高測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾能力。從電路結(jié)構(gòu)上看，相敏檢波電路的主要特點(diǎn)是，除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)外，還要輸入一個(gè)參考信號(hào)。有了參考信號(hào)就可以用它來(lái)鑒別輸入信號(hào)的相位和頻率。參考信號(hào)應(yīng)與所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)具有同樣的頻率，采用載波信號(hào)作參考信號(hào)就能滿(mǎn)足這一條件。從相敏檢波器的工作機(jī)理說(shuō)明為什么相敏檢波器與調(diào)幅電路在結(jié)構(gòu)上有許多相似之處？它們又有哪些區(qū)別？只要將輸入的調(diào)制信號(hào)乘以幅值為1的載波信號(hào)就可以得到雙邊頻調(diào)

32、幅信號(hào)。若將再乘以，就得到利用低通濾波器濾除頻率為和的高頻信號(hào)后就得到調(diào)制信號(hào)，只是乘上了系數(shù)1/2。這就是說(shuō)，將調(diào)制信號(hào)ux乘以幅值為1的載波信號(hào)就可以得到雙邊頻調(diào)幅信號(hào)us，將雙邊頻調(diào)幅信號(hào)us再乘以載波信號(hào)，經(jīng)低通濾波后就可以得到調(diào)制信號(hào)ux。這就是相敏檢波電路在結(jié)構(gòu)上與調(diào)制電路相似的原因。相敏檢波器與調(diào)幅電路在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)低頻調(diào)制信號(hào)與高頻載波信號(hào)相乘，輸出為高頻調(diào)幅信號(hào)；而相敏檢波器實(shí)現(xiàn)高頻調(diào)幅信號(hào)與高頻載波信號(hào)相乘，經(jīng)濾波后輸出低頻解調(diào)信號(hào)。這使它們的輸入、輸出耦合回路與濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不同。試述圖3-17開(kāi)關(guān)式全波相敏檢波電路工作原理，電路中哪些電阻的阻值必須

33、滿(mǎn)足一定的匹配關(guān)系？并說(shuō)明其阻值關(guān)系。圖a中，在Uc=1的半周期，同相輸入端被接地，us只從反相輸入端輸入，放大器的放大倍數(shù)為-1，輸出信號(hào)uo如圖c和圖d中實(shí)線(xiàn)所示。在Uc=0的半周期，V截止，us同時(shí)從同相輸入端和反相輸入端輸入，放大器的放大倍數(shù)為+1，輸出信號(hào)uo如圖c和圖d中虛線(xiàn)所示。 圖b中，取R1= R2= R3= R4= R5= R6/2。在Uc=1的半周期，V1導(dǎo)通、V2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，V1截止、V2導(dǎo)通，反相輸入端通過(guò)R3接地，us從同相輸入端輸入，放大倍數(shù)為。效果與圖a相同，實(shí)現(xiàn)了全波相敏檢波。R1= R2= R

34、3= R4= R5= R6/2是阻值必須滿(mǎn)足的匹配關(guān)系。敘述相加式相敏檢波電路P68的工作原理什么是相敏檢波電路的鑒相特性與選頻特性？為什么對(duì)于相位稱(chēng)為鑒相，而對(duì)于頻率稱(chēng)為選頻？相敏檢波電路的選頻特性是指它對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)有不同的傳遞特性。以參考信號(hào)為基波，所有偶次諧波在載波信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)平均輸出為零，即它有抑制偶次諧波的功能。對(duì)于n=1,3,5等各次諧波，輸出信號(hào)的幅值相應(yīng)衰減為基波的1/ n等，即信號(hào)的傳遞系數(shù)隨諧波次數(shù)增高而衰減，對(duì)高次諧波有一定抑制作用。對(duì)于頻率不是參考信號(hào)整數(shù)倍的輸入信號(hào)，只要二者頻率不太接近，由于輸入信號(hào)與參考信號(hào)間的相位差不斷變化，在一段時(shí)間內(nèi)的平均輸出接近

35、為零，即得到衰減。如果輸入信號(hào)us為與參考信號(hào)uc(或Uc)同頻信號(hào)，但有一定相位差，這時(shí)輸出電壓，即輸出信號(hào)隨相位差的余弦而變化。由于在輸入信號(hào)與參考信號(hào)同頻，但有一定相位差時(shí)，輸出信號(hào)的大小與相位差有確定的函數(shù)關(guān)系，可以根據(jù)輸出信號(hào)的大小確定相位差的值，相敏檢波電路的這一特性稱(chēng)為鑒相特性。而在輸入信號(hào)與參考信號(hào)不同頻情況下，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間無(wú)確定的函數(shù)關(guān)系，不能根據(jù)輸出信號(hào)的大小確定輸入信號(hào)的頻率。只是對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)有不同的傳遞關(guān)系，這種特性稱(chēng)為選頻特性。舉例說(shuō)明相敏檢波電路在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。圖3-25所示電感測(cè)微儀電路中采用相敏檢波器作它的解調(diào)電路，相敏檢波器的輸出指示電感傳

36、感器測(cè)桿的偏移量。圖3-26所示光電顯微鏡中，利用相敏檢波器的選頻特性，當(dāng)光電顯微鏡瞄準(zhǔn)被測(cè)刻線(xiàn)時(shí)，光電信號(hào)中不含參考信號(hào)的基波頻率和奇次諧波信號(hào)，相敏檢波電路輸出為零，確定顯微鏡的瞄準(zhǔn)狀態(tài)。試述圖3-35所示雙失諧回路鑒頻電路的工作原理，工作點(diǎn)應(yīng)怎么選??？?jī)蓚€(gè)調(diào)諧回路的固有頻率f01、 f02 分別比載波頻率fc高和低f0。隨著輸入信號(hào)us的頻率變化，回路1的輸出us1和回路2的輸出us2如圖3-35d和e所示。回路1的輸出靈敏度，即單位頻率變化引起的輸出信號(hào)幅值變化隨著頻率升高而增大，而回路2的輸出靈敏度隨著頻率升高而減小?？傒敵鰹槎呓^對(duì)值之和，采用雙失諧回路鑒頻電路不僅使輸出靈敏度提高

37、一倍，而且使線(xiàn)性得到改善。圖a中二極管V1、V2用作包絡(luò)檢波，電容C1、C2用于濾除高頻載波信號(hào)。RL為負(fù)載電阻。濾波后的輸出如圖f所示。工作點(diǎn)應(yīng)選在圖b中回路1和回路2幅頻特性線(xiàn)性段中點(diǎn)，也即斜率最大、線(xiàn)性最好的點(diǎn)上。在用數(shù)字式頻率計(jì)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)中，為什么采用測(cè)量周期的方法，而不用測(cè)量頻率的方法？采用測(cè)量周期的方法又有什么不足？ 測(cè)量頻率有兩種方法：一種是測(cè)量在某一時(shí)段內(nèi)（例如1秒或0.1秒內(nèi)）信號(hào)變化的周期數(shù)，即測(cè)量頻率的方法。這種方法測(cè)量的是這一時(shí)段內(nèi)的平均頻率，難以用于測(cè)量信號(hào)的瞬時(shí)頻率，從而難以用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)；另一種方法基于測(cè)量信號(hào)的周期，根據(jù)在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)入計(jì)數(shù)器的

38、高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)即可測(cè)得信號(hào)的周期，從而確定它的頻率。后一種方法可用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)。它的缺點(diǎn)是進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)代表信號(hào)周期，它與頻率間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是非線(xiàn)性的。為什么圖3-32所示電路實(shí)現(xiàn)的是調(diào)頻，而圖3-52所示電路實(shí)現(xiàn)的是脈沖調(diào)寬，它們的關(guān)鍵區(qū)別在哪里？ 圖3-32中，在兩個(gè)半周期是通過(guò)同一電阻通道R+Rw向電容C充電，兩半周期充電時(shí)間常數(shù)相同，從而輸出占空比為1: 1的方波信號(hào)。當(dāng)R或C改變時(shí)，振蕩器的頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。圖3-52中，在兩個(gè)半周期通過(guò)不同的電阻通道向電容充電，兩半周期充電時(shí)間常數(shù)不同，從而輸出信號(hào)的占空比也隨兩支充電回路的阻值而變化。圖中R1、R2為差動(dòng)電阻傳感器的兩

39、臂，R1+R2為一常量，輸出信號(hào)的頻率不隨被測(cè)量值變化，而它的占空比隨R1、R2的值變化，即輸出信號(hào)的脈寬受被測(cè)信號(hào)調(diào)制。 為什么在用相加式相敏檢波電路鑒相時(shí)，常取參考信號(hào)的幅值等于調(diào)相信號(hào)的幅值？ 在用于調(diào)相信號(hào)的解調(diào)時(shí)常取=。作用在兩個(gè)二極管V1和V2的電壓分別為U1= Uc+Us和U2 =Uc-Us（這里設(shè)Us1= Us2= Us），當(dāng)=，上二式分別可簡(jiǎn)化為這種鑒相器的特性要比Ucm>>Usm時(shí)要好，因?yàn)檎液瘮?shù)的自變量變化范圍減小了一半。因此，在用作鑒相器時(shí)，常取Ucm=Usm。 在本章介紹的各種鑒相方法中，哪種方法精度最高？主要有哪些因素影響鑒相誤差？它們的鑒相范圍各為多

40、少？ RS觸發(fā)器鑒相精度最高，因?yàn)樗€(xiàn)性好，并且對(duì)Us和Uc的占空比沒(méi)有要求。影響鑒相誤差的主要因素有非線(xiàn)性誤差，信號(hào)幅值的影響，占空比的影響，門(mén)電路與時(shí)鐘脈沖頻率影響等。用相敏檢波器或乘法器鑒相從原理上說(shuō)就是非線(xiàn)性的，其輸出與相位差（或其半角）的余弦成正比。脈沖采樣式鑒相中鋸齒波的非線(xiàn)性也直接影響鑒相誤差。用相敏檢波器或乘法器鑒相時(shí)信號(hào)的幅值也影響鑒相誤差。采用異或門(mén)鑒相時(shí)占空比影響鑒相誤差。門(mén)電路的動(dòng)作時(shí)間與時(shí)鐘脈沖頻率誤差對(duì)通過(guò)相位脈寬變換鑒相方法精度有影響，但一般誤差較小。用相敏檢波電路或乘法器構(gòu)成的鑒相器鑒相范圍為，異或門(mén)鑒相器的鑒相范圍為0，RS觸發(fā)器鑒相和脈沖采樣式鑒相的鑒相范圍

41、接近2。在圖3-46c所示數(shù)字式相位計(jì)中鎖存器的作用是什么？為什么要將計(jì)數(shù)器清零，并延時(shí)清零？延時(shí)時(shí)間應(yīng)怎樣選取？圖3-46c所示數(shù)字式相位計(jì)中計(jì)數(shù)器計(jì)的脈沖數(shù)是隨時(shí)變化的，當(dāng)Uo 的下跳沿來(lái)到時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)的脈沖數(shù)N反映Us和Uc的相位差，為了記錄這一值，需要將它送入鎖存器。為了在下一周期比相時(shí)，計(jì)的是下一周期Us和Uc的相位差，要在鎖存后將計(jì)數(shù)器清零，否則計(jì)數(shù)器計(jì)的是若干周期總共脈沖數(shù)，而不是Us和Uc到來(lái)之間的脈沖數(shù)。但是只有在鎖存后才能將計(jì)數(shù)器清零，所以要延時(shí)片刻后才將計(jì)數(shù)器清零。延時(shí)時(shí)間應(yīng)大于鎖存所需要的時(shí)間，但又應(yīng)小于時(shí)鐘脈沖周期，以免丟數(shù)。脈沖調(diào)制主要有哪些方式？為什么沒(méi)有脈沖調(diào)幅

42、？脈沖調(diào)制的方式有調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)寬。脈沖信號(hào)只有0、1兩個(gè)狀態(tài)，所以沒(méi)有脈沖調(diào)幅。 脈沖調(diào)寬信號(hào)的解調(diào)主要有哪些方式？脈沖調(diào)寬信號(hào)的解調(diào)主要有兩種方式。一種是將脈寬信號(hào)Uo 送入一個(gè)低通濾波器，濾波后的輸出uo 與脈寬B成正比。另一種方法是Uo 用作門(mén)控信號(hào)，只有當(dāng)Uo 為高電平時(shí)，時(shí)鐘脈沖Cp才能通過(guò)門(mén)電路進(jìn)入計(jì)數(shù)器。這樣進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)N與脈寬B 成正比。兩種方法均具有線(xiàn)性特性。第四章 信號(hào)分離電路1濾波器的分類(lèi)：按所處理信號(hào)形式不同，濾波器可分為模擬濾波器與數(shù)字濾波器按功能分：低通、高通、帶通、帶阻按電路組成分：LC無(wú)源、RC無(wú)源、由特殊元件構(gòu)成的無(wú)源濾波器、RC有源濾波器按傳遞函數(shù)的

43、微分方程階數(shù)分：一階、二階、高階2濾波器常用的三種逼近方法為： 巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近、貝賽爾逼近RC有源濾波電路3二階RC有源濾波器的分類(lèi)：壓控電壓源型濾波電路、無(wú)限增益多路反饋型濾波電路、雙二階環(huán)濾波電路4集成有源濾波器分為兩類(lèi)：1）、將若干運(yùn)放和無(wú)源元件集成于一體，構(gòu)成雙二階環(huán)濾波電路框架，通過(guò)外接元件調(diào)節(jié)濾波參數(shù)改變?yōu)V波類(lèi)型。2）、采用開(kāi)關(guān)電容技術(shù)。該方法電路簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化編程控制。5開(kāi)關(guān)電容濾波原理（看課件）第五章 信號(hào)運(yùn)算電路絕對(duì)值運(yùn)算電路P141圖5-24；峰值運(yùn)算電路、P142圖5-25試畫(huà)出一個(gè)能實(shí)現(xiàn)的加減混合運(yùn)算電路。該加減混合運(yùn)算電路如圖所示。第六章

44、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路捕捉時(shí)間：從發(fā)出采樣指令的時(shí)刻起，直到輸出信號(hào)穩(wěn)定地跟蹤上輸入信號(hào)為止，所需的時(shí)間定義為捕捉時(shí)間.關(guān)斷時(shí)間：從發(fā)出保持指令的時(shí)刻起，直到輸出信號(hào)穩(wěn)定下來(lái)為止，所需的時(shí)間定義為關(guān)斷時(shí)間。也稱(chēng)孔徑時(shí)間下垂率：存儲(chǔ)電容的電荷泄露所引起的輸出電壓的變化率，輸出放大器所需的輸入偏置電流是引起下垂的主要原因。P157積分復(fù)原型V/f 頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理P158電荷平衡型V/f 頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理P165圖6-24V/I 轉(zhuǎn)換電路的工作原理第七章信號(hào)細(xì)分與辨向電路P184圖7-2為一單穩(wěn)四細(xì)分辨向電路，輸入信號(hào)A、B為相位差90°的方波信號(hào)，分析其辨向原理，并分別就A導(dǎo)前B 9

45、0°、B導(dǎo)前A 90°的情況，畫(huà)出A、B、A¢、B¢、Uo1、Uo2的波形。下圖為一單穩(wěn)細(xì)分辨向電路，輸入信號(hào)A、B為相位差90°的方波信號(hào)，分析其辨向原理，并分別就A導(dǎo)前B 90°、B導(dǎo)前A 90°的情況，畫(huà)出A¢、Uo1、Uo2的波形。參照?qǐng)D7-6電阻鏈五倍頻細(xì)分電路的原理，設(shè)計(jì)一電阻鏈二倍頻細(xì)分電路。四細(xì)分辨向電路輸入信號(hào)：具有一定相位差(通常為90°)的兩路方波信號(hào)。細(xì)分的原理：基于兩路方波在一個(gè)周期內(nèi)具有兩個(gè)上升沿和兩個(gè)下降沿，通過(guò)對(duì)邊沿的處理實(shí)現(xiàn)四細(xì)分辨向：根據(jù)兩路方波相位的相對(duì)導(dǎo)前和滯后的關(guān)

46、系作為判別依據(jù) 電阻鏈分相細(xì)分輸入信號(hào)： 正余弦模擬信號(hào) 輸出信號(hào)：具有90°相位差的兩路方波信號(hào)工作原理：將正余弦信號(hào)施加在電阻鏈兩端，在電阻鏈的接點(diǎn)上得到幅值和相位各不相同的電信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)整形、脈沖形成后，就能在正余弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)獲得若干計(jì)數(shù)脈沖，實(shí)現(xiàn)細(xì)分 微型計(jì)算機(jī)細(xì)分優(yōu)點(diǎn)：利用判別卦限和查表實(shí)現(xiàn)細(xì)分，相對(duì)來(lái)說(shuō)減少了計(jì)算機(jī)運(yùn)算時(shí)間，若直接算反函數(shù)或，要化更多的時(shí)間；通過(guò)修改程序和正切表，很容易實(shí)現(xiàn)高的細(xì)分?jǐn)?shù)。缺點(diǎn)：這種細(xì)分方法由于還需要進(jìn)行軟件查表，細(xì)分速度慢，主要用于輸入信號(hào)頻率不高或靜態(tài)測(cè)量中。第九章 連續(xù)信號(hào)控制電路簡(jiǎn)述180°導(dǎo)通型與120°

47、導(dǎo)通型逆變器的區(qū)別：（1）每個(gè)主晶閘管最大導(dǎo)電角（2）在任何瞬間逆變器最多同時(shí)導(dǎo)通晶閘管的個(gè)數(shù)。（3）180°逆變器輸出相電壓波形仍為六個(gè)臺(tái)階，但幅值為2Ud/3，高于120°導(dǎo)通型逆變器的輸出相電壓，而且任何瞬間不存在相電壓斷開(kāi)的現(xiàn)象。正常工作時(shí)，不會(huì)引起過(guò)電壓。（4）180°導(dǎo)通型逆變器可在同一橋臂上、下兩個(gè)主晶閘管之間換流。若換流不當(dāng)將導(dǎo)致直流電源的短路。保證其可靠換流是180°導(dǎo)通型逆變器正常工作的必要條件。（5）不論是感性負(fù)載還是阻性負(fù)載，180°導(dǎo)通型逆變器的輸出電壓波形是相同的。線(xiàn)電壓波形都是120°寬的矩形波。這是18

48、0°導(dǎo)通型逆變器的優(yōu)點(diǎn)，120°導(dǎo)通型感性負(fù)載時(shí)輸出電壓波形發(fā)生變化。 概念：何謂PAM調(diào)速？何謂PWM調(diào)速？這兩種調(diào)速方式有什么不同？將變壓與變頻分開(kāi)完成，即在把交流電整流為直流電的同時(shí)改變直流電壓的幅值，而后將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟姇r(shí)改變交流電頻率的變壓變頻控制方式稱(chēng)為PAM調(diào)速。將變壓與變頻集中于逆變器一起完成，即交流電整流為直流電時(shí)電壓恒定，然后由逆變器既完成變頻又完成變壓的控制方式稱(chēng)為PWM調(diào)速。 PAM調(diào)速要采用可控整流器，并對(duì)可控整流器進(jìn)行導(dǎo)通角控制，而PWM調(diào)速則采用不控整流器，工作時(shí)無(wú)需對(duì)整流器進(jìn)行控制。什么是SPWM控制？采用SPWM控制有什么好處？ 在基

49、本的PWM控制電路中，若載頻信號(hào)用等要三角波，而基準(zhǔn)信號(hào)采用正弦波，這時(shí)的脈寬調(diào)制控制就是SPWM控制。采用SPWM控制的好處是：調(diào)頻、調(diào)壓都在逆變器內(nèi)進(jìn)行，控制及時(shí)，動(dòng)態(tài)特性好，電動(dòng)機(jī)的效率以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等都優(yōu)于等寬PWM控制。PWM的基本電路的組成基本的脈寬調(diào)制控制電路由電壓-脈寬轉(zhuǎn)換器和開(kāi)關(guān)功率放大器組成簡(jiǎn)述典型PWM控制電路的基本結(jié)構(gòu)。典型的PWM控制電路主要有模擬式PWM控制電路和數(shù)字式PWM控制電路。模擬式PWM控制電路主要由脈沖頻率發(fā)生器和電壓比較器構(gòu)成，脈沖頻率發(fā)生器一般用鋸齒波發(fā)生器或三角波發(fā)生器。數(shù)字式PWM控制電路主要由計(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器或由定時(shí)電路和觸發(fā)器構(gòu)成。三角波脈寬

50、調(diào)制電路、鋸齒波脈寬調(diào)制電路的組成和工作原理。鋸齒波脈寬調(diào)制電路的工作原理P235圖9-11三角波脈寬調(diào)制電路的工作原理P235圖9-12數(shù)字式脈寬調(diào)制電路的組成和工作原理。（看課件）PWM功率轉(zhuǎn)換電路有哪幾種形式？簡(jiǎn)單的不可逆PWM功率轉(zhuǎn)換電路、制動(dòng)不可逆PWM功率轉(zhuǎn)換電路、H型雙極性可逆PWM功率轉(zhuǎn)換電路、T形雙極式可逆PWM功率轉(zhuǎn)換電路在120°導(dǎo)電角控制電路中環(huán)形移位寄存器的狀態(tài)只能有六個(gè)，為什么？當(dāng)因某種干擾出現(xiàn)其它狀態(tài)，如001110時(shí)，逆變器工作會(huì)出現(xiàn)什么情況？如何防止這種情況的發(fā)生？由于120°導(dǎo)通型逆變器正常工作的條件是每相上橋臂晶體管與下橋臂晶體管各導(dǎo)通

51、 120°，上、下橋臂晶體管導(dǎo)通狀態(tài)相互間隔 60°，而且各項(xiàng)之間的相位差為120°，因而其開(kāi)關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)只能有六個(gè)。圖中位寄存器在LD脈沖作用下產(chǎn)生初始狀態(tài)111100，在ub脈沖驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行環(huán)形移位，剛好六個(gè)狀態(tài)為一循環(huán)。當(dāng)出現(xiàn)其它狀態(tài)時(shí)，120°導(dǎo)通型逆變器將不能正常工作。為避免這種情況發(fā)生，必須在給逆變器加電之前將環(huán)形移位寄存器置于初始狀態(tài)。 180°導(dǎo)通型逆變器正常工作的必要條件是什么？180°導(dǎo)通型逆變器正常工作的必要條件是可靠地?fù)Q流，即每一相上、下橋臂主晶閘管交換導(dǎo)通時(shí)，必須經(jīng)過(guò)短暫的全關(guān)斷狀態(tài)，以避免上、下兩個(gè)主晶閘管同時(shí)

52、導(dǎo)通的情況。根據(jù)180°導(dǎo)通型開(kāi)關(guān)狀態(tài)的工作順序，讓微處理機(jī)通過(guò)一個(gè)并口周期輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)值，驅(qū)動(dòng)晶閘管導(dǎo)通或關(guān)斷，即可讓逆變器工作。PWM功率轉(zhuǎn)換控制電路在雙極式工作時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生電流斷續(xù)現(xiàn)象？為什么？PWM控制電路在雙極式工作時(shí)不會(huì)發(fā)生電流斷續(xù)現(xiàn)象。因?yàn)樗膫€(gè)大功率管分為兩組，同一組中的兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通、同時(shí)關(guān)斷，兩組晶體管之間交替地輪流導(dǎo)通和截止，電流可以反向，使得電樞電流始終是連續(xù)的。什么是同步式調(diào)制控制和異步式調(diào)制控制，有何優(yōu)缺點(diǎn)？在同步式調(diào)制控制方式中，N為常數(shù)，即變頻時(shí)控制電路的三角載波頻率與正弦調(diào)制波的頻率要同步變化，從而保持脈寬調(diào)制信號(hào)波形數(shù)和相位不變。如果取N等于3的

53、倍數(shù)，則同步調(diào)制控制能保證逆變器輸出波形的正、負(fù)半波始終保持對(duì)稱(chēng)，對(duì)于三相逆變器能?chē)?yán)格保證三相輸出波形間具有互差120°的對(duì)稱(chēng)關(guān)系。但是，當(dāng)輸出頻率很低時(shí)，由于相鄰兩脈沖間的間距增大，諧波會(huì)顯著增加，使負(fù)載電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較強(qiáng)的噪聲，這是同步式調(diào)制控制方式的主要缺點(diǎn)。當(dāng)三角載波信號(hào)頻率一定時(shí)，若只改變正弦波基準(zhǔn)信號(hào)的頻率，即讓載波比N不為常數(shù)，同樣可以改變輸出電壓的頻率，這樣正、負(fù)半周的脈沖數(shù)和相位在不同的輸出頻率下，就不完全對(duì)稱(chēng)，把這種控制方式稱(chēng)為異步式脈寬調(diào)制控制方式。 由于正、負(fù)半周輸出脈沖不對(duì)稱(chēng)，會(huì)出現(xiàn)偶次的高次諧波，但是在低頻輸出時(shí)，每周內(nèi)所包含的脈沖數(shù)增多，相應(yīng)地可減少負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，改善了低頻工作的特性。在改善低頻工作的同時(shí)，異步式調(diào)制不會(huì)失去同步式調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，即在半個(gè)周期內(nèi)，各脈沖的寬度基本上按正弦分布。但當(dāng)載波比隨著輸出頻率的降低而連續(xù)變化時(shí)，使逆變器輸出電壓的波形及其相位都發(fā)生變化，很難保持三相輸出間的對(duì)稱(chēng)關(guān)系，因而引起電動(dòng)機(jī)工作的不平穩(wěn)。什么是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速、恒功率調(diào)速？在調(diào)頻的同時(shí)，保持Ei /f、Ui /f近似為常數(shù)，即可滿(mǎn)足磁通不變，這時(shí)就保持了電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不變。采用這種控制方式進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，相同的轉(zhuǎn)矩有相同的電流，而與頻率的改變無(wú)關(guān)。這是一