完整word版测控电路复习习题及答案

A. 二阶有源低通滤波器的传递函数

B. 二阶有源高通滤波器的传递函数

C. 二阶有源带通滤波器的传递函数

D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数

其数字输出量的数值为

A. 0001100101

B. 0001100110

C. 0001000110

D. 0001010101

5.在相位跟踪细分电路中，相位基准

A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数

B. 是反馈环节，但不是细分机构

试题一答案

一、选择题

1.右图所示电路为自举组合电路, A. 0 B. U i /10k C. U i /20k D. U i /30k 2?右图所示电路的输出电压为 A. U o = Uj 5 /(1 +5) B . U o =-UiW(1 +6) C. U o =5"(1 -6) D. U o =-Ui 6/(1 —6) 其输入电流

C

D

3.

公式 H(S)=sKpB0h 4.一个10bit 逐次逼近A/D 转换器，其满量程电压为

10V,若模拟输入电压U i = 1V ,

C. D. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的 6. A. B . C. D. 右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管 各导通120° 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔 各相之间相位差为120

上下桥臂间进行 (D 60° -■C i V V i J V D ! V 3 丿 V D 3 V 5 N D 7. A. B . C. D. 在PWM 功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压 8. A. B . C. D. 晶闸管的关断条件是 阳极接低电平，阴极接高电平 阳极与阴极之间的电流小于其维持电流 阳极接低电平，阴极也接低电平 与阳极和阴极电压无关，仅需门极电压接低电平 二、简答题 1.什么是隔离放大电路？画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理。 答：隔离放大电路是指电源、输入放大器及输出放大器没有公共端，即不共地。 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。

浮貫电源

?

0—

输入卫

输A

放大器LEDP

光耦合器

输出

依大器*

输出

2?什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，并画出其波形。

答:双边带调幅是在调幅信号中，将载波信号幅值Um取0从而得到频带在豹c±O

范围内的调幅信号。

X m

数学表达式：U S =mX m COSfSt coss e t =U xm COSfSt COSB c t

波电路？如果想构成二阶高通滤波电路,

答：此电路为无限增益多路反馈二阶滤波电路，

若要构成高通滤波电路，丫1，Y2, 丫3应为电

容，丫4, 丫5应为电阻。

丫1~丫5的RC元件该如何选取?

I -----

1

Y3

0—EZ

Y i

U i(t) 丫

5

Y4

丫2

U o(t

三、利用4个性能相同的传感器测量一个轴在4个截面上的直径，得到的信号电压为U1、

U2、U3、U4,要想求其平均直径，可采用什么电路？请画出电路图，并写出电路输出电压公式。

解：要求平均直径，可采用平均值运算电路。此题要求四个电压的平均值，即为求加权平均值，可利用加法电路实现。电路图如下：

取R1=R2=R3=R4=4R5

就有：U0=-(U1+U2+U3+U4)/4

只要再通过一个反向电路，就可得到真正的四个电压的平均值了。

r-

四、如图所示电路为何种电路？当输入信号U s与U c的波形如图所示时，画出U o 在加电容C前

后的波形。

却

答：此电路为整流型精密相敏检波电路。波形如图:

图1为不接电容C的情况下U o的波形；图2为接电容C的情况下U o的波形五、如图所示电路为何种放大电路？写出输出电压U o与输入电压U i1、U i2之间的关系式，并说明该电路的主要特点。

此电路为高共模抑制比放大电路。

I R二儿~Uo1

100K

_Uo2 -Ui2 _ Ui2 -Uii 100K R p

特点：1、电阻对称，增益可调

2、共模电压，飘移，失调电压均在 RP

高共模抑制能力

八、试用一交流固态继电器（AC-SSR ,可控220V 交流通断）和一接触器（3各 常开主触点和一个常开辅助触点），通过微机及其接口电路去控制三相交流异步电 机（电源为3—相、

50HZ/380V ）的起动和停止。

KA 1为交流固态继电器，控制接触器的通断 KA 2为接触器，三个主触点控制电机的三相绕组

如电机为三相四线制，一个辅助触点使中线接地 由微机输出的数字信号控制 KA 1的通断，为“

-u

o1 =

R p +100

100 U i2

R p

U ii

R p 100 +R p 100

Uo2

=-^Ui2--Ui1

R p

二 U oi 一

u o2

= ￥（U i1—U i2） R p

■-■k

d U.-U i2

R p

100 一莎（U

o1

R p +200

—

Uo2

）

F^^

（U i1

—

U i2

）

若：R p =10K u^ -1 0 5u i1

— Ui2

）

两端自动消除，不产生影响，具有

1” 时断，为“ 2”时开。

O

6

卜相

/5OHZ/3E0V

、简答题

1什么是自举电路？说明图1所示电路是如何提高放大器的输入阻抗的?

当R i =R 2时，输入回路阻抗无穷大，达到了提高放大器输入阻抗的目的。

2、如图2所示电路，N i 、N 2、N 3工作在理想状态, R 3=R 4=iOK Q ，R 5=R 6=2OK Q,试求该电路的差模增益。

试题二答案

答：自举电路是利用反馈使电阻两端等电位, 减少向输出回路索取电流，而使输入阻抗增 大的一种电路。

i =i i — ^2 =

U i

U o2 —

Ui

R i

R 2 U i

R i

R 2 - R

i

U o

U o2 U o

R 3

2R i

R 3

U

o2

=2u i

R i

R 2

R

i R 2

U i

R 1 R 2

R i =R 2=200K Q ，R p =20K Q ，

?■Uoi

= Uii

R i R p (U i2 -U ii )

U o2

R i R p (U i2 -U ii )+U i2

U i U i =I R

R 2

R i U i2 R p 一

U 一

U 一

U U o2 U ii

解:

寫 R s = R 4

R s = R 6

_曳(1 +

Rl

+ R 2)二

20

%(1 + 200X 2 42

R p 10 20

3、什么是隔离放大电路？就一种隔离方式简述其工作原理。

答：隔离放大电路是一种测量用的电路，它的输入，输出，隔离电路之间没有直 接的电路耦合，即输入、输出没有公共接地端。

输入信号经放大进入耦合器，使 LED 导通，通过光电耦合器件（晶体管）转 换为电压或电流信号，经放大输出。

4、 相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与电路构成上主要有哪些区别？ 答：相敏检波电

路可以鉴别调幅信号与载波信号之间的相位关系，还可选频；而 包络检波只是将调幅信号的包络线解调出来，但不具有鉴相选频特性。相敏检波 电路除了输入调幅信号外，还需输入一个参考信号，一般选用载波信号来做参考 信号；而包络检波则不是将调幅信号输入，进行解调。

5、 图3所示电路为无限增益多路反馈型滤波电路还是压控电压源型滤波电路？若 根据此电路结

构构成一低通滤波电路, Y i — 丫5应分别选用何种RC 元件？

答：此电路为无限增益多路反馈滤波电 路，若要构成低通滤波电路，丫1, Y 2,

賦R 6当R sf

R s u 0 + R 5U 01 R 4中只6

R s 中R s

R 6U o2 R 5

???Uo

p Uo2-Uoi)

=

(1 + R l

；R 2

)(U i2 - U ii )

R p

/. kd

U

^

U i2 —Uii

R s 光耦合器

丫3应为电阻，丫4, 丫5应为电容。

二、分析题

1、图4为一单稳辨向电路，输入信号A 、B 为相位差90。的方波信号，分析其辨向 原理，并就A 导前B 90。及B 导前A 90啲情况，画出A \ U o1、U o2的波形。（8 分）

答：该电路根据A ，B 相位相对导前、滞后的关系实现辨向。

A 导前B90。时，U o1有输出，U o2输出为0

B 导前A 90W ，U o1输出为0，U o2有输出

由此可实现辨向

A'

fl

A' [nnrwirwwin

2、试述图6a 所示检波电路的工作原理？电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的 匹配关系，阻值

关系如何？写出输出 U o 与输入U s 之间的关系式？若U c 与U s 的波 形如图6b 所示，请画出在不接电容 C 的情况下U o 的波形及接上电容C 后U o 的波 形。

B' B' fl U o1

U o2

U o2

D G 5

图4

U o1

当U c = “ 1”时，V 2导通，V i 截止，u R 2 R i

，此时U S ， U A 同时加在N 2

的反向输入端，当不接电容C 时 R 4 R 3 R 2 R 4 R 3 R i R 3

R 3

=(

R 2 R 4 R i R 3

当 U c = “0” 时，V 1导通，V 2截止, U A =0, U S 直接加在N 2的反向输入端，当不

接电容C 时 R 4U

R 3

当 R 3 =2R 3， R i =R 2 时,

若 U c = “1”， R 4

若 U c = “O ”, R 4 2R 3

图a 为不接电容C 的情况下 U o 的波形；图 b 为接电容C 的情况下u o 的波形。

图6a

U c U c

试题三

、图1是什么电路？试述其工作原理。为使其具有所需性能，对电阻值有什么 要求？ （ 16分）

图1是同相输入高共模抑制比差动放大电路。由电路可得

因输入共模电压U ic =（U i1 +U i2）/ 2，输入差模电压U id = U i2 — U i1，可将上式改写为

U o=(1—RR4)U ic 显(1+迥+更

RR 3 2 R s

此时，电路的差动闭环增益为

所以

U

o1 — U

i2

U

i2

—

U o

5+帥-（

咔）

訥

为了获得零共模增益，上式等号右边第一项必须为零, 可取

R R 4 R 2 ~R 3 =R f

-R

R 1R 3)Uid

U o

图1

这种电路采用了二个同相输入的运算放大器，因而具有极高的输入阻抗。

、图2是什么电路？试述其工作原理。为使其具有所需性能，对电阻值有什么 要求？ （ 17分）

U s 为正的半周期，由于运 算

放大器N i 的倒相作用，N i 输出低电

平，因此V DI 导通、V D 2截止，A 点接近于虚地，U A ~ 0。 在U s 的负半周，有U A 输出。若集成运算放大器的输入阻抗远大于

R 2,则i~- i i 。按图上所

标注的极性，可写出下列方程组：

U s =i i R i +U s ' =u ； —iR i

U A = U + U A = U +iR2+U ：

U A 一K d U ；

其中K d 为N i 的开环放大倍数。解以上联立方程组得到

UsfR^+pl+^UA-pl+Ru

R 2 K

d R 2

K d

R 2

通常，N i 的开环放大倍数 K d 很大，这时上式可简化为:

R i

— -UA

二极管的死区和非线性不影响检波输出。

图中加入V DI 反馈回路一是为了防止在

而进入饱和，另一方面也使 U s 在两个半周期负载基本对称。图中 滤波器。对于低频信号电容

图2是一种由集成运算放大器构成的全波精密检波电路。在调幅波

U A

R i

U

s

U s 的正半周期因 V D 2截止而使运放处于开环状态

N 2与R 3、R 4、C 等构成低通

C 接近开路，滤波器的增益为-R 4/R 3。对于载波频率信号电容 C 接

近短路，它使高频信号受到抑制。因为电容C的左端接虚地，电容 C上的充电电压不会影响二极管V D2的通断，这种检波器属于平均值检波器。

为了构成全波精密检波电路需要将U s通过R3与U A相加，图2中N2组成相加放大器，取

R 3=2R 3。在不加电容器 C 时，N 2的输出为:

图3是什么电路？试述其工作原理。(16分)

是脉宽调制电路。靠稳压管 V S 将输出电压u o 稳定在 出r 。若输出电压为U r ，则它通过 V D2和R PI + R P3向电容C 充电，当电容C 上的充电电压U c>FU r 时[其中F = R 4/(R 3 + R 4) ], N 的状态翻转，使U 。=-U r 。 -U r 通过V DI 和R p I +R P 2对电容C 反向充电，当电容 C 上的充电电 压U c <-FU r 时，N 再次翻转，使U o =Ur 。这样就构成一个在 如r 间来回振荡的多谐振荡器。 由于在两个半周期通过不同的电阻通道向电容充电， 出信号的占空比也随两支充电回路的阻值而变化。

R P 2+R P 3为一常量，输出信号的频率不随被测量值变化， 即输出信号的脉宽受被测信号调制。

那么两半周期充电时间常数不同， 从而输 图3中R P 2、R P 3为差动电阻传感器的两臂， 而

它的占空比随

R P 2、R P 3的值变化，

R 3

R 4

四、图4是什么电路？试述其工作原理。为使其具有所需性能，对电阻、电容值有 什么要求？写

出其传递函数、品质因数、固有频率、通带增益。

(16分)

图4是一种基于 RC 双T 网络的二阶带阻滤波电路，为使其传递函数为

H(s)=2K

P (S

f 2)

2 s 2

+?0/Q)s +阮

双T 网络必须具有平衡式结构，

R 1R 2C^ (R^ R 2 )(C^C 2) R 3，或R 3 = R 1 // R 2， C 3 =

=C 2 = C 3 / 2 = C ，在上述条件下，滤波器参数为

C J R ] R 2

—、

R P 3 V D2

R 2

O

U o

C 1// C 2。一般实用时，电容取值为 C 1 K p R f =K f =1 +

R

R P1

试题四

图1所示电路是什么电路？试述其工作原理。

图1所示电路是具有高输入阻抗的交流放大电路，由于它的同相输入端接有隔直电容 C 1的放

电电阻（R 1 + R 2）,因此电路的输入电阻在没有接入电容

C 2时将减为（R 1+ R 2）。为了使同相交

流放大电路仍具有高的输入阻抗，采用反馈的方法，通过电容

C 2将运算放大器两输入端之间

的交流电压作用于电阻 R 1的两端。由于处于理想工作状态的运算放大器两输入端是虚短的 （即

近似等电位），因此R 1的两端等电位，没有信号电流流过 R1 ,故对交流而言，R 1可看作无穷

大。为了减小失调电压，反馈电阻

R f 应与（R 1 + R 2）相等。这种利用反馈使 R 1的下端电位提

到与输入端等电位，来减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路。 二 什么是信号调制？在精密测量中为什么要采用信号调制？什么是解调？什么是调幅？什

么是调频？什么是调相？请分别写出调幅、调频、调相信号的数学表达式。

（15分）

R 3

C 2

C 1 仆

R 1 R 2

C 3 -T-

U o (t)

R

R 0

R i

(15 分)

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。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。调幅就是用调制信号

去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号X线性函数变化。调幅信号U s的一般表达式可写为:

U s = (U m + mX)COSB c t

调频就是用调制信号 X去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频，即让调频信号的

频率按调制信号X的线性函数变化。调频信号 U s的一般表达式可写为:

U s =U m cosg c + mx)t

调相就是用调制信号 X去控制高频载波信号的相位。常用的是线性调相，即让调相信号的

相位按调制信号X的线性函数变化。调相信号 U s的一般表达式可写为:

U s =U m COS?c t +mx）

载波信号的角频率；

U m ——载波信号的幅度；

m --- 调制度。

图2所示电路是什么电路？试述其工作原理，其参数应怎样选取？。

期，T i截止、T2导通，反相输入端通过R3接地，U s

--- R ---- (1 +电)=! 3=1。实现了全波相敏检波。

R1 + R4+R5R3 3（15 分）

为开关式全波相敏检波电路。取在U c=1的半周期，T i导通、T2截

止，同相输入端被接地，U s从反相输入端输入，放大倍数为

R6

■…一1。在U c=0的半周

从同相输入端输入，放大倍数为

R3

R1= R2=R3=R4=R5=R6/2O