《测控电路简答总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测控电路简答总结（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、测控电路简答总结 1-4测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。 在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。 测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-5影响测控电路（仪用电子线路）精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？影响测控电路精度的主要因素有噪声与干
2、扰；失调与漂移，主要是温漂；线性度与保真度；输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 1-7为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。 它包括模数转换与数模转换；直流与交流、电压与电流信号之间的转换。 幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换；量程的变换；选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等；对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、
3、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。 2-10何谓电桥放大电路？应用于何种场合？由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。 应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。 2-1何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。 对其基本要求是输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；一定的放大倍数和稳定的增益；低
4、噪声；低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；可调的闭环增益；线性好、精度高；成本低。 2-2什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。 应用于要求共模抑制比大于100dB的场合，例如人体心电测量。 3-1什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。 而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪
5、声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。 为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。 调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。 在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。 一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。 也可以用脉冲信号作载波信号。 可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲
6、调宽。 3-8为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？答为了提高测量信号抗干扰能力，常要求从信号一形成就已经是已调信号，因此常常在传感器中进行调制。 3-12在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz，应当怎样选取载波信号的频率？应当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？为了正确进行信号调制必须要求c，通常至少要求c10。 在这种情况下，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0100Hz，应要求载波信号的频率c1000Hz。 调幅信号放大器的通频带应为9001100Hz。 信号解调后，滤波器的通频带应100Hz
7、，即让0100Hz的信号顺利通过，而将900Hz以上的信号抑制，可选通频带为200Hz。 3-16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？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
8、件。 3-19什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位称为鉴相，而对于频率称为选频？相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。 以参考信号为基波，所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑制偶次谐波的功能。 对于n=1,3,5等各次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波的1/n等，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用。 对于频率不是参考信号整数倍的输入信号，只要二者频率不太接近，由于输入信号与参考信号间的相位差不断变化，在一段时间内的平均输出接近为零，即得到衰减。 如果输入信号us为与参考信号uc(或Uc)同频信号，但有
9、一定相位差，这时输出电压2cossmoUu=，即输出信号随相位差的余弦而变化。 由于在输入信号与参考信号同频，但有一定相位差时，输出信号的大小与相位差有确定的函数关系，可以根据输出信号的大小确定相位差的值，相敏检波电路的这一特性称为鉴相特性。 而在输入信号与参考信号不同频情况下，输出信号与输入信号间无确定的函数关系，不能根据输出信号的大小确定输入信号的频率。 只是对不同频率的输入信号有不同的传递关系，这种特性称为选频特性。 （附常用鉴相方法有相敏检波器鉴相、异或门鉴相、RS触发器鉴相、脉冲采样式鉴相。 ）3-24试述用乘法器或开关式相敏检波电路鉴相的基本原理。 用乘法器实现鉴相时，乘法器的两个
10、输入信号分别为调相信号)cos(csms+=tUu与参考信号tUumos=。 乘法器的输出送入低通滤波器滤除由于载波信号引起的高频成分，低通滤波相当于求平均值，整个过程可用下述数学式表示，输出电压=+=20cmsmcmcsmo2cos)d(cos)cos(21UUttUtUu即输出信号随相位差的余弦而变化。 开关式相敏检波电路中采用归一化的方波信号Uc作参考信号，用它与调相信号相乘。 归一化的方波信号Uc中除频率为c的基波信号外，还有频率为3cos(c和5t和cos(c等的奇次谐波tc)+1U成分。 但它们对输出电压uo没有影响，因为t3cos)+tc5cos等在tc的一个周期内积分值为零。
11、其输出信号仍可用上式表示，只是取cm=。 在开关式相敏检波电路中参考信号的幅值对输出没有影响，但调相信号的幅值仍然有影响。 4-1简述滤波器功能、分类.功能滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统。 分类按所处理信号形式不同，滤波器可分为模拟滤波器与数字滤波器按功能分低通、高通、带通、带阻按电路组成分LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分一阶、二阶、高阶4-3滤波器常用的三种逼近方法为巴特沃斯逼近特点基本原则是在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内最为平坦。 切比雪夫逼近特点基本原则是允许通带内有一定的波动量，故放在阶数一定的条件下，可使其
12、幅频特性更接近矩形。 贝赛尔逼近特点基本原则是使相频特性线性度最高，群时延函数最接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小。 4-5滤波器特性参数主要有哪些？1)特征频率频率参数主要有通带截频2/pp=f阻带截频2/rr=f转折频率2/=f固有频率2/00=f2)增益与衰耗滤波器通带增益PK衰耗为增益的倒数。 通带增益变化量a=的倒数pK?3）阻尼系数与品质因数阻尼系数0d2=1jja1/=Q称为品质因数?=0Q4）灵敏度灵敏度记作Sxy，定义为xxyySyxd5）群时延函数?d()()=d评价信号经滤波后相位失真程度。 ()越接近常数，信号相位失真越小。 6-2试述在S/H电路中对模拟开关
13、、存储电容及运算放大器的选择有什么要求。 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。 运算放大器选用输入偏置电流小、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。 1简述A/D转换电路中分辨率和精度的区别。 A/D转换电路的分辨率是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号时对应一定幅度的电压范围，当超过这一幅度的电压时，输出的数字信号将发生变化。 这样能分辨的电压范围即为分辨率。 而精度是指理想的ADC指不含量化误差的误差，如元器件的误差和噪声等引起的误差。 精度指包含误差的比例，常用量程的
14、百分比或pp/n表示。 2-15什么是隔离放大电路？应用于何种场合？画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理。 （就一种隔离方式简述其工作原理。 ）隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。 隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程控制系统等）中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。 光耦合隔离放大电路的基本原理如图所示，它是通过中间的一个光电隔离器将输入与输出放大器隔开的，这样可提高抗干扰能力。 1-9为什么要采用闭环控制系统？试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用
15、。 在开环系统中传递函数的任何变化将引起输出的变化。 其次，不可避免地会有扰动因素作用在被控对象上，引起输出的变化。 利用传感器对扰动进行测量，通过测量电路在设定上引入一定修正，可在一定程度上减小扰动的影响，但是这种控制方式同样不能达到很高的精度。 一是对扰动的测量误差影响控制精度。 二是扰动模型的不精确性影响控制精度。 比较好的方法是采用闭环控制。 闭环控制系统的的基本组成见图X1-3。 它的主要特点是用传感器直接测量输出量，将它反馈到输入端与设定值相比较，当发现它们之间有差异时，进行调节。 这里系统和扰动的传递函数对输出基本没有影响，影响系统控制精度的主要是传感器和比较电路的精度。 在图X1
