測(cè)控電路期末考試試題四答案(廣石化)

1、測(cè)控電路期末考試試題四（廣石化）試題四答案一 圖1所示電路是什么電路？試述其工作原理。（15分）RfuoN1+uiR1R2C2C1圖1圖1所示電路是具有高輸入阻抗的交流放大電路，由于它的同相輸入端接有隔直電容C的放電電阻(RR2），因此電路的輸入電阻在沒有接入電容C時(shí)將減為(RR2）。為了使同相交流放大電路仍具有高的輸入阻抗，采用反饋的方法，通過電容C將運(yùn)算放大器兩輸入端之間的交流電壓作用于電阻R的兩端。由于處于理想工作狀態(tài)的運(yùn)算放大器兩輸入端是虛短的（即近似等電位），因此R的兩端等電位，沒有信號(hào)電流流過R，故對(duì)交流而言，R可看作無窮大。為了減小失調(diào)電壓，反饋電阻Rf應(yīng)與(RR2）相等。這種利

2、用反饋使R1的下端電位提到與輸入端等電位，來減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路稱為自舉電路。什么是信號(hào)調(diào)制？在精密測(cè)量中為什么要采用信號(hào)調(diào)制？什么是解調(diào)？什么是調(diào)幅？什么是調(diào)頻？什么是調(diào)相？請(qǐng)分別寫出調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。（15分）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。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)，這一過程稱為解調(diào)。調(diào)幅就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)

3、的幅值。常用的是線性調(diào)幅，即讓調(diào)幅信號(hào)的幅值按調(diào)制信號(hào)x線性函數(shù)變化。調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式可寫為：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的線性函數(shù)變化。調(diào)頻信號(hào)us的一般表達(dá)式可寫為：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的線性函數(shù)變化。調(diào)相信號(hào)us的一般表達(dá)式可寫為： 式中 載波信號(hào)的角頻率； 載波信號(hào)的幅度； m 調(diào)制度。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(yīng)怎樣選?。?。（15分）為開關(guān)式全波相敏檢波電路。取R1

4、= R2= R3= R4= R5= R6/2。在Uc=1的半周期，T1導(dǎo)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)了全波相敏檢波。R2uoN1+uiR1CC1C四 圖3所示電路是什么濾波器？寫出其傳遞函數(shù)和通帶增益、固有頻率、品質(zhì)因數(shù)表達(dá)式。（20分）圖3圖3為無限增益多路反饋高通濾波電路，其傳遞函數(shù)為：通帶增益固有頻率 品質(zhì)因數(shù) 1什么是包絡(luò)檢波？什么是相敏檢波？它們?cè)诠δ芎碗娐方Y(jié)構(gòu)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。（18分）二、調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線形

5、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)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。包絡(luò)檢波通過對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行半波或全波整流實(shí)現(xiàn)，無法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號(hào)的相位和頻率。為了使檢波電路具有判別信號(hào)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(cè)參數(shù)變化的方向，而且能在一定程度上識(shí)別信號(hào)和干擾，具有較強(qiáng)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，除了需要解調(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)就能滿足這一條件。圖2為一種全波精密檢波電路，可用于包絡(luò)檢波和絕對(duì)值的

6、計(jì)算。圖中N1為反相放大器，N2為跟隨器。us0時(shí)，VD1、VD4導(dǎo)通，VD2、VD3截止，uo=us；us0時(shí)，VD1導(dǎo)通、VD2截止，其等效電路如圖2b所示，N2的同相輸入端與反相輸入端輸入相同信號(hào)，得到uo=us。us0usR2R1R3R4us-+N1-+N2usR。試述其工作原理，寫出其輸出表達(dá)式。（15分）uR1uoR2=R1N+-圖4R1R2C2C1ui(t)uo(t)RR0N+-uAR (1+)uaubRRR圖1圖1是電橋放大電路。圖中R1=R2 R 對(duì)于理想運(yùn)算放大器ua= ub，可得 三 圖2所示電路是什么電路？試述其工作原理（15分）usUcRVuoRR-+N圖2為相敏檢波

7、電路。在Uc=1的半周期，V導(dǎo)通，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a和圖b中實(shí)線所示。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a和圖b中虛線所示，兩個(gè)半周期輸出相同。在圖a所示情況下，us與Uc同相，uo為負(fù)；在圖b 所示情況下，us與Uc反相，uo為正，實(shí)現(xiàn)相敏。a)UcOtUcOtuoOtusOtusOtuoOtb)三 請(qǐng)寫出調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。有哪些常用鑒相方法？說明它們的基本工作原理、鑒相范圍和影響鑒相精度的主要因素。（20分）三 調(diào)相信號(hào)us的一般表達(dá)式為：式中 x

8、調(diào)制信號(hào)； 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。 常用鑒相方法有相敏檢波器鑒相、異或門鑒相、RS觸發(fā)器鑒相、脈沖采樣式鑒相。相敏檢波器具有鑒相特性，若輸入信號(hào)與參考信號(hào)的相位差，則相敏檢波器的輸出與成正比，因此可以用相敏檢波器鑒相。時(shí)的輸出與時(shí)相同，鑒相器不能鑒別相位超前與滯后，它工作在范圍內(nèi)，在附近，鑒相器線性最好，靈敏度最高。影響相敏檢波器精度的主要因素有輸入信號(hào)的幅值，輸出的非線性等。異或門鑒相的基本原理是異或門輸出Uo的脈寬B與調(diào)相信號(hào)Us和參考信號(hào)Uc的相位差相對(duì)應(yīng)。這一脈寬有兩種處理方法。一種方法是將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，也即

9、與相位差成正比，根據(jù)uo可以確定相位差。另一種方法是Uo 用作門控信號(hào)，只有當(dāng)Uo為高電平時(shí)，時(shí)鐘脈沖Cp才能通過門電路進(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，也即與相位差成正比。異或門鑒相不能鑒別Us和Uc哪個(gè)相位超前。鑒相器的鑒相范圍為0。鑒相器要求Us和Uc的占空比均為1：1，否則會(huì)帶來誤差。 RS觸發(fā)器鑒相的基本原理是：將由調(diào)相信號(hào)Us和參考信號(hào)Uc形成窄脈沖、分別加到RS觸發(fā)器的S端和R端， 的脈寬B與Us和Uc的相位差相對(duì)應(yīng)。這一脈寬有兩種處理方法，與異或門鑒相一樣。這種鑒相器的鑒相范圍為，其中為窄脈沖寬度所對(duì)應(yīng)的相位角，鑒相范圍為。RS觸發(fā)器鑒相線性好，鑒相范圍寬，并

10、且對(duì)Us和Uc的占空比沒有要求。 脈沖采樣式鑒相電路的工作原理是：由參考信號(hào)Uc形成窄脈沖送到鋸齒波發(fā)生器的輸入端形成鋸齒波信號(hào)uj。由調(diào)相信號(hào)Us形成窄脈沖通過采樣保持電路采集此時(shí)的uj 值，并將其保持。采樣保持電路采得的電壓值由Us與Uc的相位差決定。經(jīng)平滑濾波后得到隨變化的電壓信號(hào)uo，實(shí)現(xiàn)調(diào)相信號(hào)的解調(diào)。這種鑒相器的鑒相范圍為，其中為與鋸齒波回掃區(qū)所對(duì)應(yīng)的相位角。鋸齒波uj 的非線性對(duì)鑒相精度有較大影響。五、圖4所示電路是什么電路？試述其工作原理。為保證所需特性，R1 、R2、 R3、 R4應(yīng)滿足什么關(guān)系？（15分）R2usuAVD2VD1uoR1R3R4-+N1-+N2圖4五 圖4為高輸入阻抗全波精密