第3、4、5章复习题要点.pdf
一、填空 1、 通常，滤波器可按对不同信号频率的选择作用分为低通滤波器、（高通）滤 波器、带通滤波器和带阻滤波器四种。 2、为了使检波电路具有判别信号相位和选频的能力，需采用（相敏）检波电路。 3、具有载波频率的高频信号称为（载波 ）信号。 4、欲 将 方波 电 压 转 换 成 三角 波 电 压 ， 应 选 用 （积 分 ）运 算 电 路 。 5、为区别信号和噪声，往往给测量信号赋予一定特征，这就是（调制）的功用。 6、在信号的调制中，常以一个（高频正弦信号）作为载波信号。 7、调制就是用一个调制信号去控制另一个作为载波的信号，让后者的（幅值） 、 （频率） 、 （相位） 、 （脉冲宽度）按前者的值变化。 8、调制后的信号称为（已调）信号。包括调幅、调频、调相信号和脉冲宽度调 制信号等。 9、理想运算放大器的两个重要特性是（虚断 ）和虚短。 10、反相比 例 运 算 电 路 中 集 成 运 放 反 相 输 入 端 为 虚 地 ，而（同相） 比 例 运 算 电 路 中 集 成 运 放 两 个 输 入 端 的 电 位 等 于 输 入 电压 。 11、脉冲调制的方式主要有（脉冲调频）和（脉冲调相）。 12、滤波器是具有（频率选择）作用的电路。 13、测控系统中，常用的滤波器特性逼近的方式有（巴特沃斯逼近）、 （切比雪夫 逼近）和（贝塞尔逼近） 。 14、按照电路结构，常用的二阶有源滤波电路有（压控电压源电路）、 （无限增益 多路反馈电路）和（双二阶环电路）。 15、同相放大器运算电路具有输入阻抗（高）的特点。 二、选择 1、滤波器的传递函数表达式为，它是（ B ）滤波器。 A. 一阶低通 B. 二阶低通 C. 一阶高通 D. 二阶高通 2、高通滤波器的通带增益一般指为（B ）的增益。 A. 0 BC10 D100 3、右图所示电路中的R为电阻传感器，当对被测量进行测量时，该电路输出为 （ C ） 。 A. 调幅信号 B. 调频信号 C. 调相信号 D. 调宽信号 4、低通滤波器的通带增益一般指为（ A ）的增益。 A0 BC10 D100 5、测控系统中滤波器的常用三种逼近方法为（ A ） 。 A巴特沃斯逼近，切比雪夫逼近，贝赛尔逼近 B巴特沃斯逼近，切比雪夫逼近，通带平坦逼近 C切比雪夫逼近，贝赛尔逼近，相频特性逼近 D巴特沃斯逼近，通带平坦逼近，幅频特性逼近 6、PI 调节器的传递函数为（ D ） 。 A s KsW pipi )( B pipi )(KsW C s ss T K sW i p i p ) 1)(1( )( 21 D s s KsW 1 1 pipi 1 )( 7、调制解调的作用在于某种调制方法，将原始的（ D ）信号频谱调制到 另一个具有（ C ）的频谱上。经调制后的高频调制波，具有原始输入信号的 全部信息，再经过有效的交流放大后，使被调波信号增强，然后采用解调技术， 又从调制波中解调出原始的输入信号来，这时的信号已经是放大了的输入信号。 A中频 B干扰C高频 D低频 8、公式 2 00 2 2 0 2 )( )( SS SK SH P 为（D ） 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 U T R C Us 三、简答 1、从输入电阻、输出电阻、共模电压和放大倍数的角度分析同相比例运算放大 电路和反相比例运算放大电路的特点。 答 同相比例运算放大电路输入电阻很大，输出电阻近似为零，有共模电压，放 大倍数为正；反相比例运算放大电路输入电阻较小，输出电阻近似为零，共模电 压为零，放大倍数为负。 2、什么是高共模抑制比放大电路？应用于何种场合？ 答 用来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、要放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？ 答 音频信号的频率范围为20 Hz 20K Hz ，但通常表现为300 Hz 3000 Hz ，故 要放大音频信号，应选带通滤波电路。 4、 在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz， 应怎样选取载波信号的频率？ 应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？ 答 为了正确进行信号调制必须要求c，通常至少要求 c10。这样，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，则载波信号的频率c1000 Hz。调幅信号放大器的通频 带应为 9001100 Hz。信号解调后，滤波器的通频带应100 Hz，即让 0100Hz 的信号顺利通过，而将900 Hz 以上的信号抑制，可选通频带为200 Hz 的低通滤 波器。 5、在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 答 调制方法有 4 种：调幅、调频、调相和脉冲调宽。 6、按电路结构滤波器分为几种类型？各是什么？ 答 按电路结构滤波器分为3 种类型，压控电压源型滤波电路，无限增益多路反 馈型滤波电路和双二阶环滤波电路。 7、电路如图所示，该电路具有什么功能？ 答 该电路为乘法运算电路。 A uO3 R4 uo R T3 A uI1 R1 uo1 T1 R A uI2 R2 uo2 T2 R A R3 R R R RI u Uu S I TO 1 1 ln RI uu eRIu S II U u SO T O 21 3 RI u Uu S I TO 2 2 ln 2 21 213 ln( RI uu Uuuu S II TOOO ） 四、分析计算题 1、电路如图，回答下列问题 1）它有什么特点？2）当参数之间满足 54621 2,RRRRR时，写出输出电压的 表达式。 答 1）该电路为绝对值检测电路又称全波整流电路。它的特点是能将交变的双极 性信号变为单极性信号。在自动检测仪表中常利用绝对值检测电路这一特点对信 号进行幅值检测。 ）当参数之间满足 54621 2,RRRRR时，输入信号为正,D2 截止， D1 导通， 有 输入信号为负 ,D1 截止， D2导通，有 总之，在交流信号的整个周期内，均有： i ii UURRRRR U R R U R R UU R R U 054621 01 5 6 4 6 0 1 2 01 ,2, , 则取 i ii UU UUU R R U 0 0 4 6 0 )(为正 i UU 0 2、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。 3、 如下图所示， 一个测量系统的输出电压和某些非电量（经传感器变换为电量） 的关系为 uo= -(5ui1+4ui2+2ui3)，试选图中各输入电路的电阻和平衡电阻R2。设 RF=200 k。 解：输入电路的电阻和平衡电阻分别为： KRKRKRKR iii 67.16,100,50,40 2321 4、用运算放大器设计一个能实现uo=10ui1+8ui2-20ui3的电路。 解 用两级运放实现或用一级运放实现。 uo Rf ui3 R3 ui2 R2 R1 ui1 R )( 2 2 1 1 11 R u R u Ru ii fo R1 ui ui uo u + + ui A A R2 Rf R R R R Rf 令uo1=-(10ui1+8ui2) uo=-（uo1+20ui3） 10 R R 1 f1 8 R R 2 f1 K240Rf1 取KR24 1 KR30 2KR6.12 ' 1 KR240 4 )( 3 2 4 1 22 R u R u Ru io fo1 R R 4 f2 20 R R 3 f 2 K240Rf2取 KR12 3 KR11 ' 2 )( 3 3 2 2 1 1 R u R u R u Ru iii fo 20810 321 R R R R R R fff KR80 ' K240R f2 取 KR24 1 KR30 2 KR12 3 5、下图是什么电路？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？ 答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us为正的半周 期，由于运算放大器N1的倒相作用， N1输出低电平，因此VD1导通、 V D2截止， A 点接近于虚地， uA0。在 us的负半周，有uA输出。若集成运算放大器的输入 阻抗远大于 R2，则 i- i1。按图上所标注的极性，可写出下列方程组： 1ss11s iRuuRiu s2 uiRuuuu AA sdu KuA 其中 Kd为 N1的开环放大倍数。解以上联立方程组得到 u R R K u R R KR R u A )1( 1 )1( 1 2 1 d2 1 d2 1 s 通常， N 1的开环放大倍数 Kd很大，这时上式可简化为： A u R R u 2 1 s 或 s 1 2 u R R uA C R4 uo R1 R?2 R2 R3 VD1 VD2 - + + N1 - + + N2 R3 二极管的死区和非线性不影响检波输出。 图中加入 VD1反馈回路一是为了防止在us的正半周期因VD2截止而使运放处 于开环状态而进入饱和，另一方面也使us在两个半周期负载基本对称。图中N2 与 R3、R4、C 等构成低通滤波器。对于低频信号电容C 接近开路，滤波器的增 益为 -R4/R3。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VD2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us通过 3 R与 uA相加，图 2 中 N2组成相加 放大器，取 33 2RR。在不加电容器C 时，N2的输出为： ) 2 ( s 3 4 o u u R R u A 7、下图是什么电路？试述其工作原理。 答 是脉宽调制电路。靠稳压管V S将输出电压 uo稳定在 r U。若输出电压为 r U， 则它通过VD2和 RP1+RP3向电容 C 充电，当电容C 上的充电电压 rc FUu 时其中 )/( 434 RRRF，N 的状态翻转，使 ro Uu 。r U 通过 VD1和 RP1+RP2对电容 C 反向 充电，当电容C 上的充电电压 rc FUu时， N 再次翻转，使 ro Uu。这样就构成一 个在 r U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，那么两半周期充电时间常数不同，从而输出信号的占空比也随两支充电 回路的阻值而变化。 图 中 RP2、 RP3为差动电阻传感器的两臂，RP2+RP3为一常量， 输出信号的频率不随被测量值变化，而它的占空比随RP2、RP3的值变化， 即输出 信号的脉宽受被测信号调制。 t x t O uc us t 8、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 c 范围内的调幅信号。 数学表达式：ttUttmXU cxmcms coscoscoscos m X调制信号幅度，调制信号角频率， c载波角频率， m调制度 10、下图所示电路是什么电路？试述其工作原理 答 为相敏检波电路。在Uc=1 的半周期， V 导通，同相输入端被接地，us只从反 相输入端输入，放大器的放大倍数为-1，输出信号uo如图 a 和图 b 中实线所 示。在 Uc=0 的半周期， V 截止， us同时从同相输入端和反相输入端输入，放 大器的放大倍数为+1，输出信号uo如图 a 和图 b 中虚线所示，两个半周期输 出相同。在图a 所示情况下， us与 Uc同相， uo为负；在图b 所示情况下， us 与 Uc反相， uo为正，实现相敏。 us Uc R V uo R R - + + N 图 2 a) Uc O t Uc O t uo O t us O t us O t uo O t b) 11、写出调相信号的数学表达式。有哪些常用鉴相方法？ 答调相信号 us的一般表达式为： )cos( cms mxtUu 式中x 调制信号； c 载波信号的角频率； m U 调相信号中载波信号的幅度； m 调制度。 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。 12、 某二阶滤波器具有下图所示幅频特性，请问它是什么滤波器？写出其传递 函数、频率特性、幅频特性、相频特性和通带增益、固有频率、阻尼系数的表 达式。 答为二阶低通滤波器，其传递函数的一般形式为 01 2 0 )( asas b sH 它的固有频率 00 a，通带增益 00p / abK，阻尼系数 01 /a，上式又可写为 2 00 2 2 0p )( ss K sH 其频率特性为 0 22 0 2 0p )( j K H 其幅频特性与相频特性分别为 2 0 22 0 2 2 0p )()( )( K A 02 0 2 0 02 0 2 0 a r c t g a r c t g )( -1 0 1 -40 -20 0 20 lg(/0) -60 2 0 l g A / d B 图 3 13、 下图所示电路是什么电路？试述其工作原理。为保证所需特性，R1、R2、 R3、 R4应满足什么关系？ 答为高输入阻抗全波精密检波电路，也可用作绝对值计算电路。它采用同相端 输入。 us0 时，VD1导通、 VD2截止，其等效电路如图a 所示， N2的同相输入端 与反相输入端输入相同信号，得到uo=us。us0 us R2 R1 R3 R4 us - + + N - + + N us0 uo=-us uA R2 R1 R3 R4 us - + + N - + + N b) a)
