測(cè)控電路李醒飛第五版第二章習(xí)題答案

PAGEPAGE4信號(hào)放大電路2-1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：①輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配；②一定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益；③低噪聲；④低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移；⑤足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率（無(wú)畸變的放大瞬態(tài)信號(hào)）；⑥高輸入共模范圍（如達(dá)幾百伏）和高共模抑制比；⑦可調(diào)的閉環(huán)增益；⑧線性好、精度高；⑨成本低。2-2(1)利用一個(gè)和一只的電位器設(shè)計(jì)可變電源，輸出電壓范圍為；(2)如果時(shí)，在空載狀態(tài)下將一個(gè)的負(fù)載接到電壓源上時(shí)，請(qǐng)問(wèn)電源電壓的變化量是多少？（參數(shù)：輸入阻抗，差模增益，輸出阻抗）（1）電路設(shè)計(jì)如圖X2-1所示：圖X2-1（2）由于電壓跟隨器屬于輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)下的輸入、輸出阻抗為：由上式我們可以看出，電壓跟隨器中的反饋增大了等效輸入阻抗，減小了等效輸出阻抗，可以達(dá)到阻抗變換的效果。進(jìn)一步計(jì)算得：2-3在圖2-2所示的電路中，已知，，并令運(yùn)算放大器的和，在以下不同情況下，計(jì)算輸出失調(diào)誤差。(1)；(2)；(3)，并且把所有電阻阻值縮小為原來(lái)的分之一；(4)在(3)條件的基礎(chǔ)上，使用的運(yùn)算放大器。（1）直流噪聲增益為：反相端輸入的等效電阻為：故直流噪聲輸出電壓為：（2）當(dāng)時(shí)，直流噪聲輸出為：（3）當(dāng)同時(shí)把所有電阻減小倍時(shí)，直流噪聲輸出為：（4）采用的運(yùn)算放大器時(shí)，直流噪聲輸出為：減小輸出直流噪聲的方法有：電阻匹配可以消除輸入偏置電流產(chǎn)生的直流輸出噪聲；在合理范圍內(nèi)等倍數(shù)減小電阻阻值；采用輸入失調(diào)電流更小的運(yùn)算放大器。2-4在圖2-47所示的電路中，已知,和。假設(shè)運(yùn)算放大器有，和輸出飽和電壓，在不同情況下，計(jì)算運(yùn)算放大器經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)入飽和。(1)；(2)。（1）當(dāng)時(shí)，充電時(shí)間常數(shù)為，而充電電壓為直流噪聲電壓，故輸出端飽和時(shí)間為：（2）當(dāng)時(shí)，輸入誤差變?yōu)椋海敵龆孙柡蜁r(shí)間變?yōu)椋?-5(1)在圖2-48所示的電路中，運(yùn)算放大器的，所有電阻都為，分析對(duì)反相放大器性能的影響；(2)為了使最小，在同相端上應(yīng)該串聯(lián)多大的電阻？（1）假設(shè)運(yùn)算放大器是理想的，根據(jù)“虛短”可知：在輸入源時(shí)：（2）運(yùn)算放大器同相輸入端串接的電阻是為運(yùn)算放大器提供補(bǔ)償，以抵消對(duì)直流電壓輸出的影響。在僅考慮同相端輸入時(shí)，假設(shè)運(yùn)算放大器理想，利用基爾霍夫電壓定律可求得同相放大增益，即為同相噪聲增益：2-13請(qǐng)根據(jù)圖2-37b，畫(huà)出可獲得1、10、100十進(jìn)制增益的電路原理圖。由圖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。CCR∞－++NUoBAUi9R90R圖X2-32-14根據(jù)圖2-37c和式（2-32），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,取R1=R，則R6=3R，R5=R，R4=R/2，R3=3R/10，R2=R/5，R1=R。見(jiàn)圖X2-4。UoUo∞－++N5路摸擬開(kāi)關(guān)RR/5R3RUi3R/10R/22-15請(qǐng)簡(jiǎn)述圖2-25a所示的同相交流放大電路為何有高輸入阻抗特性？對(duì)于交流來(lái)講，在不接入之前，輸入阻抗為；接入后，由于運(yùn)算放大器的“虛短”特性，兩端的電壓很小，故吸取的電流是很小的，對(duì)于交流來(lái)說(shuō)，輸阻抗無(wú)窮大。2-16證明圖2-49所示電路為差分式V/I轉(zhuǎn)換器，并有，式中。由疊加原理得：由得將以上兩式聯(lián)立得：其中。若，則，且。2-17什么是隔離放大電路？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)。2-18試分析圖2-41電路中的限幅電路是如何工作的？并寫(xiě)出Ｕo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