测控电路
测控电路考点整理
红色字体是必须要掌握的时间来不及可以先看一、1.测控电路的主要要求：精度高、响应快、可靠性与经济性、转换灵活（填空选择）2.测控电路的组成（概念、流程框图等看课件）3.测量电路的组成模拟式与数字式AB卷4.开闭环控制流程图（重点）二、1.二极管三极管原理特性了解2.放大电路基本要求（背全文背诵必考）①低噪声；②低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；③高共模输入范围和高共模抑制比；④一定的放大倍数和稳定的增益；⑤线性好；⑥输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；⑦足够的带宽和转换速率。
反相电路同相电路差动放大（有能力同学背原理图及特点）无时间也可以直接记结论3.高共模抑制比放大电路（必考全文背诵）CMRR公式必考考点可能分散在AB卷推导过程都很重要电路组成要看懂原理自动凋零放大电路各部分组成名称两个周期调零原理（不懂原理就背）5.电荷放大电路原理公式不懂原理就背公式截止频率Uo公式等找到规律很好记6.隔离电路好像没考7.失调电压调整外部内部二选一8.转换速率SR=u/t以及最大变换率（考了填空或者填空好像）9.转折频率10.写出三种噪声类型答：（热噪声、低频噪声、散弹噪声）其他略过不考11.基本加法电路、减法电路要看得出来背结构组成和计算公式12.对数指数我记得是没考了解吧知道长什么样就可以13.基本积分运算电路（重点要考的）电路结构+公式14.PID运算电路（重点要考的大题！！）我们当时考了并联PID电路公式推导这个图很复杂很难看不懂背也要背下来每一部分原理组成（非常重要）一定要弄明白（并联简单一点串联PID难一点求稳的话就都看明白原理自己会推导最好！）15.绝对值运算电路也就是半波整流和全波整理（重点考点）16.峰值、最值、平均值运算电路等了解即可三、1.调制信号、解调信号、载波信号、已调信号定义正弦信号三个特点：幅值、频率、相位（选择填空）2.调幅信号原理：用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。
测控电路
第一章！测控系统的组成：传感器测量控制电路和执行机构!!测控电路的功用：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。
!!!测控电路的主要要求：1.精度高（1）低噪音和高抗干扰能力对信号进行调制，合理安排电路的通频带。
采用高共模抑制比的电路（2）低漂移、高稳定性首先选择温漂低觉得器件，其次应尽量减小电路的特别是关键部分的温度变化并保持电路工作稳定（3）线性与保真度好2.转换灵活（1）A/D转换灵活（2）电量参数转换（3）量程的变化3.有适合的输入电阻和输出电阻4.动态性能好响应快和动态失真小5.高的识别和分辨力6.可靠性高7.经济性好一：测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响？试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。
随着传感器类型的不同，输入信号的类型也随之而异。
主要可分为模拟式信号与数字式信号。
随着输入信号的不同，测量电路的组成也不同。
图X1-1是模拟式测量电路的基本组成。
传感器包括它的基本转换电路，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。
根据被测量的不同，可进行相应的量程切换。
传感器的输出一般较小，常需要放大。
图中所示各个组成部分不一定都需要。
例如，对于输出非调制信号的传感器，就无需用振荡器向它供电，也不用解调器。
在采用信号调制的场合，信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。
利用信号分离电路（常为滤波器），将信号与噪声分离，将不同成分的信号分离，取出所需信号。
有的被测参数比较复杂，或者为了控制目的，还需要进行运算。
测控电路知识点总结
测控电路一．名词解释1.测量放大电路2.高共模抑制比电路：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。
P263.有源驱动电路：将差动式传感器的两个输出经两个运算放大器构成的同相比例差动放大后，使其输入端的共模电压1：1地输出，并通过输出端各自电阻（阻值相等）加到传感器的两个电缆屏蔽层上，即两个输入电缆的屏蔽层由共模输入电压驱动，而不是接地，电缆输入芯线和屏蔽层之间的共模电压为零，这种电路就是有源屏蔽驱动电路。
P284.电桥放大电路：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。
P295.自举电路：自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。
P366.可编程增益放大电路：放大电路的增益通过数字逻辑电路由确定的程序来控制,7.隔离放大电路：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。
P458.信号调制及解调：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。
P559•调幅、调频、调相、脉冲调宽：调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。
（P55）10.包络检波：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。
幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。
只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。
这种方法称为包络检波。
P60二．简答题1.测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？答：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。
测控电路
测控电路介绍测控系统主要由传感器、测量控制电路（简称测控电路）和执行机构三部分组成。
在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。
测控系统乃至整个机器和生成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。
测控电路主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字控制电路等。
实际上，测控电路是模拟电子技术和数字电子技术的进一步延伸与扩展，主要讨论一些典型常见的电路。
因此学好模电和数电是基础，其中运算放大器是测控电路的一个核心部件。
网址:从50年代的“尺寸自动检测仪器”，到80年代的“精密仪器电路”，再到今天的“测控电路”，“测控电路”课程经历了半个世纪的发展历程。
测控技术是现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。
“测控电路”课程主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路。
包括测控电路的功用和对它的主要要求、测控电路的类型与组成、信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、逻辑控制与连续信号控制电路、测控电路中的抗干扰技术，最后通过若干典型测控电路对电路进行分析。
本课程不是一般意义上电子技术课程的深化与提高，而要着重讲清如何在电子技术与测量、控制之间架起一座桥梁，使学员熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵和测控任务的其它要求来选用和设计电路。
本课程选用的教材是由天津大学精仪学院张国雄教授主编的《测控电路》。
该书是根据1996年10月全国高等学校仪器仪表类教学指导委员会第一次会议的决定，作为测控技术及仪器专业的规划教材，并根据随后拟定的教学大纲编写的。
该教材可供测控技术及仪器专业各专业方向和机械工程类其它专业选用。
2002年，该书获全国优秀教材二等奖，并被列为国家“十五”规划教材。
测控电路(第7版)课件：测控电路设计实例
压控电压源性滤波电路因为引入正 反馈，所以增益不能选的太大，否则容 易引起自激振荡。同时，系统的品质因 数Q也不能选的太大，否则陷波网络不 能起到陷波效果。
29
校正电路
串联校正主要有三种形式，超前校正、滞后校正、超前滞后校正。相较于滞 后校正，超前校正能够提高系统的带宽，比较适合于带宽较小的系统。
模拟乘法器
1 2
kkmU
mU
c
r
(t
)
低频信号
1 2
kkmUmUcr(t) cos 2t
载波频率二倍频信号
陷波器
输出信号：uo (t) kkmUmUcr(t) / 2
相敏解调
mt
U jz
激磁信号
R1 R3
R2
C 移相电路
选取R1=R2，移相电路的传递函数为：
A(s) 1 R3Cs 1 R3Cs
1
0
0 1
(
1 s
)
x y
(s) (s)
测控电路设计实例
13
11.2.3 校正网络设计及系统仿真
频域特性分析
校正前Bode图
校正后Bode图
测控电路设计实例
14
11.2.3 校正网络设计及系统仿真
时域特性分析
单位阶跃响应
测控电路设计实例
斜坡响应
15
11.3 电路设计
11.3.1 预处理电路 11.3.2 校正电路 11.3.3 控制解耦网络 11.3.4 功率放大电路
Φy(s)
Vx(s) Vy(s)
测控电路设计实例
11
11.2.3 校正网络设计及系统仿真
对再平衡回路的基本要求可以归纳为： 1）闭环稳定，并具有一定的幅值和相角稳定裕度。 2）满足规定的动、静态指标。静态指标是指系统在角度常值、速率和角 加速度输入信号下的稳态偏差；良好的动态指标是指系统及时跟踪角速率 变化的能力，具有足够的带宽。 3）能提供足够的加矩电流，平衡最大的输入角速度，在承受最大角加速 度时转子偏角不超过规定的范围。
测控电路课后习题答案
实例三：液位测控电路
0 电路组成：由传感器、放大器、比较器和执行机构等组成
1 0
实例应用：可用于化工、石油、食品等行业的液位测控
3
பைடு நூலகம்工作原理：传感器将液位信号转换为电信号，放大
0
器将信号放大后送至比较器与设定值进行比较，根
2
据比较结果控制执行机构动作，实现液位的自动控
制
0 电路特点：结构简单、可靠性强、易于实现自动化控制
习题二答案
• 题目：简述测控电路的基本组成。 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集 被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据 控制信号对被控对象进行控制。
• 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进 行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据控制信号对被控对象进行控制。
采集电路：放大器、滤波器、模 数转换器等
添加标题
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添加标题
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采集方法：直接采集和间接采集
采集注意事项：保证信号的准确 性和可靠性
信号的放大与滤波
信号放大：通过电子元件将微弱信号进行放大，以便于测量和控制 滤波：利用滤波器对信号进行筛选，去除噪声干扰，提取有用信号
信号的转换与输出
信号的转换：将输入的模拟信号转换为数字信号，便于计算机处理
分
添加标题
工作原理：压力传感 器将压力信号转换为 电信号，经过信号调 理电路处理后，再通 过A/D转换器转换为 数字信号，最后由微 控制器进行数据处理
测控电路 (2)
测控电路1. 引言测控电路是一种应用广泛的电子电路，用于测量和控制各种物理量。
在现代工业、科研和仪器仪表中，测控电路扮演着重要的角色。
本文将介绍测控电路的基本原理、常见元件和设计考虑因素。
2. 测量电路测量电路是测控电路中的核心部分，它用于测量各种物理量，如电压、电流、温度、压力等。
常见的测量电路包括电压分压电路、电流测量电路、电桥电路等。
2.1 电压分压电路电压分压电路是一种常见的测量电路，它通过使用电阻器将被测电压降低到适合测量范围内。
电压分压电路可以使用电阻分压原理或者电容分压原理实现。
电阻分压原理是使用串联电阻来实现电压分压，根据欧姆定律，电阻与电压成正比关系。
电阻分压电路可以灵活调整分压比例，适用于各种电压范围的测量。
电容分压原理是利用电容器的电压分压特性实现电压分压。
通过选择合适的电容比例，可以实现不同范围的电压测量。
电容分压电路对输入阻抗要求较高，适用于高阻抗源测量。
2.2 电流测量电路电流测量电路用于测量电路中的电流大小。
电流测量电路采用电阻器、电流互感器等元件来实现电流的测量。
电阻器法是最常见的电流测量方法之一。
通过串联电阻器，将待测电流转化为电压信号进行测量。
根据欧姆定律，电流与电压成反比关系，因此可以根据电压信号求出电流大小。
电流互感器是一种特殊的电流测量元件，通过互感原理实现电流的测量。
电流互感器主要由铁芯和线圈组成，当被测电流通过线圈时，会在铁芯中产生磁感应强度变化，通过测量磁感应强度的变化来求解电流大小。
2.3 电桥电路电桥电路是一种精密测量电路，常用于测量阻抗、电容和电感等物理量。
电桥电路的核心是利用电阻和电压的平衡关系来实现测量。
常见的电桥电路包括维尔斯顿电桥、韦斯通电桥和麦克斯韦电桥等。
电桥电路通过调整电桥上的元件值，使得电桥平衡，从而测量待测物理量。
3. 控制电路控制电路是测控电路中的另一个重要组成部分，它用于控制各种设备和系统的操作。
常见的控制电路包括开关电路、比较器电路和放大器电路等。
测控电路 (2)
测控电路1. 引言测控电路是指用于测量和控制系统中的信号调理、数据采集、信号传输和控制执行等功能的电路。
在现代工业控制、仪器仪表和自动化等领域中，测控电路发挥着重要的作用。
本文将介绍测控电路的基本原理、常见组成部分和设计要点等内容。
2. 测控电路的基本原理测控电路的基本原理包括信号调理、数据采集、信号传输和控制执行等方面。
信号调理是指将传感器、信号源等产生的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以便更好地适应后续的数据采集和控制操作。
数据采集是指将经过信号调理的信号转换为数字信号，并进行采样、量化等操作。
信号传输是指将采集到的数字信号进行传输，常用的方式包括串行通信、并行通信、以太网等。
控制执行是指根据传输的数字信号控制执行器进行动作控制，例如电机的启动、停止等操作。
3. 测控电路的组成部分测控电路的组成部分主要包括传感器、信号调理电路、数据采集器、数据传输模块和执行控制器等。
3.1 传感器传感器是将被测量的物理量转换为电信号的装置，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的选择应根据被测量的物理量和测量要求进行，例如在温度测量中可以选择热电偶传感器或者热敏电阻传感器。
3.2 信号调理电路信号调理电路用于对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以适应后续的数据采集和控制操作。
常见的信号调理电路包括放大电路、滤波电路和线性化电路等。
放大电路可以根据传感器输出的信号进行放大，以增加测量的精度。
滤波电路可以通过滤除高频噪声和杂散信号，提高测量的稳定性。
线性化电路可以将非线性的传感器输出信号转换为线性信号，以便后续的处理和分析。
3.3 数据采集器数据采集器用于将经过信号调理的信号转换为数字信号，并进行采样和量化等操作。
数据采集器可以根据采集的信号类型选择合适的转换方式，常见的转换方式包括模数转换和频率转换等。
模数转换器可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，频率转换器可以将频率变化的信号转换为数字信号。
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（3）
表示，为求出方程（1）的通解，需就其特征方程的根的三种可能情形分别讨论.（假设，我们在这里只讨论判别式大于0的情况）
若 则特征方程有两个不同的实根 和 .于是，方程（1）有两个不同的解
，
并且 不是常数，这两个解线性无关，因此方程（1）的通解为
以上都是我们在高数中学到的，我们提出 是基于 ， ，当初也没有深入思考，为什么要用这个 呢？
(4).利用运算放大器设计电路
例1：是某一点的电压U=（3U1+2U2+3U3）/8
例2：利用运算放大器设计电路使得U0=U1+2U2+3U3-(4U4+5U5)
解：U0+4U4+5U5=U1+2U2+3U3
(U0+4U4+5U5)/10=(U1+2U2+3U3)/10
(U0+4U4+5U5)/10=(U1+2U2+3U3+4U地)/10
2.
现有10000个苹果，每分钟烂掉剩下的6%，求t时刻剩下的好苹果个数？（具体到秒）
分析：以∆秒为计量单位，烂掉剩下的速率为0.1∆%/∆，1分钟有60/∆个∆秒 则：
∆秒钟后剩下10000(1-0.1∆%)
2∆秒钟后剩下10000(1-0.1∆%)×(1-0.1∆%)= 10000(1-0.1∆%)2
仿真
结论：1.NPN可以实现快速放电，PNP可以试验快速放电，但是还是需要一定的条件：
2.启动快速放电：目前是放电状态，即输入低电平；目前是下降电位小于一半，即比较器输出为低电平。（NPN）
启动快速充电：目前是充电状态，即输入高电平；目前是上升电位超过一半，即比较器输出为高电平。（PNP）
七．
电桥:直流电桥和交流电桥
ΔU=（U1-U2）/5=U0/5
八．
五．三极管
由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：
Ie=Ib+Icβ=Ic/Ib(β为放大倍数)
对于NPN三极管：
分析：R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，L1，L2电感，对U1和U2施加不同的电压。
当R1=R2，L1=L2时，Uab=0;
当R1=R2，L1≠L2时，Uab有电压
差分放大电路
仿真电路
电感L3在30%
电感L3在85%
电桥产生了一个ΔU,电桥连接到放大器上，通过2个10R和R的电阻，ΔU放大到5ΔU，根据上部分电路我们可以得出21ΔU=U1-U2,
测控电路
一．
1.
在二阶线性齐次方程
（1）
中，如果 是与 无关的常数，即上述方程称为
（其中， 为常数）
由于指数函数 的各阶导数均为其本身的常数倍，因此我们可以尝试选取合适的常数 ，使 成为（1）的特解.
事实上， ， ，代入方程（1），得
由于 ，所以当且仅当 满足方程
（2）
时，函数 是方程(1)的解，称方程（2）为方程（1）的特征方程.
60/∆个∆秒后剩下：
10000(1-0.1∆%)60/∆ =10000(1-0.001∆)60/∆
若∆→0，则为10000e(-60*0.001)=10000e(-0.06)
其实在我们生活中有很多问题如：
银行存款
电子产品的实效
细胞繁殖规律
水桶底部漏药物衰减规律
当Ub－Ue＞0.7v，三极管才导通
六．
当RC增加或需要快速连续测量时，仿真出现的现象；利用方波充放电后进行观察
如何克服充放电不能到顶或底的问题，因为我们只关心前半段的时间，不关心后半段时间。而且后半段时间只是为下次作准备，能否在后半段时间内快速充放电。
由于上节学到三极管，在充放电电路中三极管起到开关作用。因此我们可以利用三极管进行快速充放电。
元素衰减
幸福感问题
从上面的规律问题与规律计算中，可以发现这些规律实际上满足计算结果是等比上升、下降或衰减的规律，如果引入微分方程的概念去描述它，它其实就是一个一阶系统。通过计算，我们发现这样的结论也是有规律的，是满足指数规律形式的，且用“欧拉常数e”能够很好的描述它。因此对于描述这样问题的一阶微分方程，我们在求解这样的方程时，不需要进一步去得到它的形式，只需要得到这种形式中指数的系数即可。
三．
C（电容）-容器底面积
Q（电量）-容器体积
R（电阻）-水管子粗细
电位-水位
电压-水位差
仿真
四．运放
运算放大器
U+电源正极
U0
U-电源负极
(1).一个运算放大器有5个引脚，两个运算放大器连在一起有8个引脚
(2).U0=K(U+-U-) (K∞) 这是一个理想的放大器
(3).实际中的运算放大器有一个饱和状态
因此就有x(t)=Aest
3.
上了这节课后，我知道了e的来源，同时也知道在高数里求解二阶常系数线性齐次方程中为什么要引入 ，以及e在生活中的应用，同时让我体会到，平时在学习过程中要多问几个为什么。
二．电容
1.
Q=I*t
U0= =1/RC =1/C dt = dt
Q=
2.电容的理解：电容C相当容器的底面
电容电流的积分：电容电流的积分相当于水池水流的积累，电流流进电容相当于水流流进水池，电容电势的高低相当于水池水位的高低，电容的大小相当于水池底面积的大小。底面积越大，水位上升越慢；底面积越小，水位上升越快。
3.心得：以前总是觉得电容是比较虚拟的东西，现在听完老师讲课，使电容形象化，把电容比拟成隆起的底面积，使得浅显易懂，因此在以后的学习中要充分的发挥想象力！