天津大学测控电路基础-第六章
整套课件：测控电路
➢典型测量放大电路 同相放大电路
R2
Kf
uo ui
1 R2 R1
Zi
KZ
' i
1 R2 /
R1
R3
注意：R3 R1 // R2
R1
-∞ +
uo
+ N1
R3 ui
常用芯片：MAX4074,MAX4075,OPA2682,OPA3682
2021/10/20
44
2021/10/20
45
2021/10/20
2021/10/20
18
1.5 测控电路的发展趋势
➢优质化 ➢集成化 ➢数字化 ➢通用化、模块化 ➢测控一体化 ➢自动化与智能化
2021/10/20
19
1.6 课程的性质、内容与学习方法
目的：应用电子技术来解决测量与控制中的问题 基础：《电路》、《模拟电子技术》、《数字电路》等等 方法： 多分析、多思考 理论推导 仿真验证(再分析、思考)
合适的输入与输出阻抗
动态性能好
响应快 (实时动态测量) 动态失真小
2021/10/20
6
转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ灵活
模数与数模转换 电量参数转换 量程转换 信号选取 信号运算
可靠性
经济性
2021/10/20
7
影响因素：
噪声与干扰★ 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
2021/10/20
ud
u1 u2 , uc
u1 u2 2
ud 100V ,uc 0V
uo Adud Acuc 100Ad
2021/10/20
56
ud 100V ,uc 10000V
(2021年整理)电子电路基础教材习题解天津大学出版社
a I 10W
2W
6I
4W
2W
b 题图1.9
解: 将图中实际受控电流源等效变换成实际受控电 压源 (见下图)。
+
a I 10W
12I 2W
4W
2W
b
将上图中两个 2W 串联后形成的实际受控电压源
等效变换成实际受控流电源 (见下图)。
R 4W
+
10A
8V
-
则有
1W R 4W
5V
+
+
8V -
5 + 8 1A 1+ R + 4
解得
R= 8W
1.15 对题图 1.15 的直流电路，试求电压 U 和电 流 I 以及各电源供出的功率。
U 10W + -
I 6A 5W +
2A
+
30V
25V
-
-
题图1.15
解： 根据 KCL 和 KVL 得
用电阻并联关系有下图。 A
2A 7.2W 16.8W
0.75A
将两个实际电流源等效变换成两个实际电压源（见 下图）。
7.2W
+ 14.4V
-
A 16.8W
+
12.6V -
最后得电流表读数为
○A 14.4 -12.6 0.075 A
7.2 + 16.8
1—6
第一章 电路元件和电路基本定律
5A 2W 2W
节点 4、5、6 等电位，则有下图所标注的支路电流。
I
I1 6 R
4
R3
天津大学测控电路基础-第七章
3、滤波电路
（2）电容滤波电路的特点
计算：
d RL C ≥ （3 ~ 5）
VO ( AV ) IL VO ( AV ) RL T 2 ≈ （ 1.1 ~ 1.2)V2
1.4V2 0.9V2
Vo
电容滤波 纯电阻负载
IL
I 2 (1.5 2) I L3、滤电路（3）其它滤波电路
VO ( AV ) RL
I D1( AV ) I D 2( AV ) I D 3( AV )
每只二极管的反向峰值电压VRM :
V2 1 VO ( AV ) 0.45 I D 3( AV ) 2 RL RL
VRM = 2 V2
（2）全波整流电路
参数计算
输出交流分量
4 4 4 vo 2V2 ( cos 2t - cos 4t - cos 6t - ) 3 15 35
Ro rz // R rz
(rz RL )
稳压管稳压电路的缺点：输出电流及其调节范围小
4、稳压电路
（3）串联反馈式稳压电路
基 V REF 准 电 VF 压
VI
A 调整 R1 RL T 取样 + VO _
比较放大
R2
（3）串联反馈式稳压电路
典型电路
T : 调整管 R、DZ：稳压电路， 提供基准电压
输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比 的分贝数。
S rip = 20lg
输出电压的温度系数ST
Vip-p
Vop-p
1 VO ST = VO T
I O =0,VI =0
100 %
如果考虑温度对输出电压的影响, 则输出电压是输入电压、负载 电流和温度的函数
天津大学2018年《测控电路》考研大纲
天津大学2018年《测控电路》考研大纲1．绪论主要内容：测控电路的功用，对测控电路的主要要求与特点，测控电路的输入输出信号，测控电路的类型与组成。
基本要求：了解测控电路的功用，测控电路的主要要求与特点，测控电路的输入输出信号及测控电路的类型与组成。
2.信号放大电路主要内容：运算放大器的误差及其补偿，噪声的基础知识，典型测量放大电路，隔离放大电路。
基本要求：掌握实际运算放大器的误差及其补偿方法，包括输入失调电压，失调电流，共模抑制比等的影响；掌握典型测量放大电路的设计及计算；了解运算放大器噪声的种类与处理方法，了解隔离放大器的基本工作原理。
3.信号调制与解调电路主要内容:调幅式测量电路，调频式测量电路，调相式测量电路，脉冲调制式测量电路。
基本要求:掌握调幅式测量电路的基本原理和方法，包括包络检波和相敏检波的电路的原理及设计方法；了解调频、调相的方法。
4.信号分离电路主要内容:滤波器基本知识，RC滤波电路，集成有源滤波器基本要求:了解滤波器种类，掌握各种滤波器的设计方法，重点掌握二阶滤波器的分析与设计。
5.信号运算电路主要内容:比例运算放大电路，加/减法运算电路，对数、指数和乘、除运算电路，常用特征值运算电路，函数型运算电路，微分积分运算电路，过程调节器电路。
基本要求:熟练掌握同相、反相和差分比例放大电路设计方法。
掌握加减运算电路，微分、积分电路原理及设计。
了解指数、对数电路，对数电路，常用特征值运算电路和PID电路的工作原理。
6.信号转换电路主要内容：模拟开关，采样保持电路，电压比较器电路，电压频率转换电路，电压电流转换电路，模拟数字转换电路。
基本要求:掌握几种常用模拟开关原理，了解采样保持电路原理，掌握电平比较电路、滞回比较电路、窗口比较电路原理及应用。
掌握V/f和f/V转换电路原理，运放构成的V/I转换器原理，掌握D/A和A/D 转换的基本原理和方法。
7.信号细分与辩向电路主要内容:直传式细分电路，平衡补偿式细分电路。
(完整版)天津大学测控电路期末试题及答案1
天大期末试题一答案一、选择题（每小题2分，共20分）1．右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i为A.0B.u i/10kΩC.u i/20kΩD.u i/30kΩ （ C ）2．右图所示电路的输出电压为A. )1/(δδ+=iouuB. )1/(δδ+-=iouuC. )1/(δδ-=iouuD. )1/(δδ--=iouu（ D ）3．右图所示电路中的R为电感传感器，当对被测量进行测量时，该电路输出为A. 调幅信号B. 调相信号C. 调频信号D. 调宽信号（ B ）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（ D ）5．右图所示电路的输入信号u i是代表测量振动幅值的交变信号，该电路可实现A. 负峰值运算B. 正峰值运算C. 峰峰值运算D. 绝对值运算（A ）u iT6．一个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V1u,i其数字输出量的数值为A. 0001100101B. 0001100110C. 0001000110D. 0001010101 ( B )7．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C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A )8．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ArrayA. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管各导通1200B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600C. 各相之间相位差为1200D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ）9．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压D. 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压( B )10．晶闸管的关断条件是A. 阳极接低电平，阴极接高电平B. 阳极与阴极之间的电流小于其维持电流C. 阳极接低电平，阴极也接低电平D. 与阳极和阴极电压无关，仅需门极电压接低电平( B )txOtOu cu sOt二、简答题（30分）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。
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
添加标题
添加标题
添加标题
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
测控电路第三版答案_天津大学出版社_张国雄主编
第三章信号调制解调电路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，称为脉冲调宽。
3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。
常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。
用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。
这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。
在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。
经过调制的载波信号叫已调信号。
3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。
调幅就是用调制信号x 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s u 的一般表达式可写为：t mx U u c m s cos )(ω+=式中c ω──载波信号的角频率；m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。
图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。
图X3-1 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-4 什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。
天津大学测控技术基础考研资料
业总成绩排名第二）历时近一月所作，该资料包含该优秀本校考生团队的考研经验、考研试题解题思路分析、复试流程经验介绍以及针对官方指定参考书的重难要点并根据天津大学本科授课重点整理等，从漫漫初试长路到紧张复试亮剑为各位研友提供全程考研指导攻关。
本套资料为核心部分打印版200余页，其余部分打印及手写数百页，主编人员耗时一月有余，非常适合跨校考生使用，可节省大量时间。
第一部分核心资料：本资料分为三个部分。
第一部分概述，大概介绍了本学院专业情况，算是给大家心里垫个底。
第二部分是复习指导。
我对照着教材，详详细细写了每部分的指导，没上过这课的同学，可以用这部分一边对照着教材进行自学，能省下不少功夫。
另外因为重点也基本在上面了，最终复习的时候，也算是个复习提纲。
后面还有试题部分。
由于这门课的考试方式，所以不像其他课那样需要题海战术，通过给出的题，你只要大概了解老师的出题思路和方式就可以了。
第三部分是复试指南。
复试三部分我都详细说明了，按着准备绝对没问题。
另外资料还附带了某年考研专业课的复习录音，都是出题老师讲的，大家亲身听听，感觉下大概思路。
资料附带的课件是测控电路的放大器误差部分，那部分书上写的很少，但是老师详细讲了，而且也会考，所以给出，资料中也有复习提示。
团队成员之一资料目录：1．历年来录取的最低分和公费最低分；2．专业导师的课题方向以及其对学生在研究生期间的补助情况和以后就业的情况（对选导师具有重要指导性）；3．四门专业课的比重和各科复习时间的安排；4．各个专业课出题老师的性格和他们经常爱出题的类型（本部分意在化解出题密码）；5．四门专业课各科的重点和试题类型（本资料最重要的部分，分别汇总了四门课的出题重点和试题类型，直接告知了哪些应该复习哪些可以不复习，可节省大量时间，重点了然于胸）；6．四门专业课的课堂笔记详细讲解（本科老师授课的重点，）；7．历年考题的讲解（做出了历年试题答案并进行了分析，非常有见地）；8．精讲复试中常考的30道复试题（有此面试不在话下）；9．复试笔试题精讲；10．复试英语口语面试对老师提出的各个问题的精讲；团队成员之二资料目录：一、本学院专业综述。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
其定义与放大电路的上、下限截止频率相同。通带与阻带 之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。
b. 高通滤波器( HPF ) c. 带通滤波器( BPF )
测控电路基础A
傅星
27406941 xingfu@
5楼211
测控技术基础A
第六章、信号处理与产生电路
1、滤波电路 2、运算电路 3、信号产生电路
1、滤波电路
第六章、信号处理与产生电路
（1）基本概念
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例 如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率 成分的干扰。滤波过程如图所示。
Av AvP
f -6
当f
f
时
0
，20
lg
Av AvP
f 40lg
f f0
（4）二阶压控电压源 LPF
1、滤波电路
Avp同前
Vo (s) = AvpV(+) (s) 1
V(+) (s) = VN (s)1+ sCR
对节点 N , 可以列出下列方程：
Vi
(s)
VN (s) R
(
sCR
)
2
Av (s) 1 2 j
Avp f (
f
)2
f0 f0
将s换为j
j2f , 令f0
1
2RC
20lg Av f 20lg
AvP
1
f2
f
2 0
2
2
2
f f0
当f
f0时，20 lg
Av AvP
f
0
-6dB
当f
f0时，20 lg
（6）二阶有源带通滤波器（BPF）
1、滤波电路
20lg Av
阻
通阻
O
fp2
fp1
f
20lg Av
（6）二阶有源带通滤波器（BPF）
f 带通滤波器幅频特性曲线
（6）二阶有源带通滤波器（BPF）
Av
s
1
(3
Avp sCR Avp )sCR
sCR
2
A0
AvP 3 AvP
•
20 lg
Av
•
Avp
过渡带缓慢, 选频性能差
（3）简单二阶 LPF
电路构成
M
组成: 二阶RC网络
同相放大器
通带增益：
Avp
1
Rf R
1、滤波电路
传递函数:
Av
(
s)
Vo (s) Vi (s)
1
Avp 2sCR
(sCR
)2
（3）简单二阶 LPF
幅频特性:
Av
(
s)
1
Avp 2sCR
AvP
1
f
2 0
f2
2
f0 Qf
2
当f
f
时
0
，20
lg
Av f 0
AvP
当f
f0时，20 lg
Av f
AvP
20lg Q
当f
f0时，20 lg
Av f 40lg
AvP
f0 f
（5）二阶有源高通滤波器（ HPF）
I3 I4
Vo AvPV
AvP
1
Rf R1
I1 VI VN / R I2 VN Vo sC I3 VN V / R
I4 V sC
I1 I2
I3 I4
Av
s
Vo s Vi s
1
(3
Avp
Avp )sCR
sCR2
幅频特性
Av
组成：简单RC滤波器、同相放大器 特点：│Avp │ >0，带负载能力强 缺点：阻带衰减太慢，选择性较差
性能分析
➢电路图 电路的传递函数Av(s) 频率特性Av(j)
➢根据定义求出主要参数 ➢画出电路的幅频特性
（2）一阶RC有源滤波器
（2）一阶RC有源滤波器
通带电压放大倍数
Avp
1
[VN
(s)
Vo (s)]sC
VN
(s)
V(+ ) ( s) R
0
联立求解以上三式，可得LPF的传递函数：
Av
s
Vo Vi
s s1源自(3Avp
Avp )sCR
sCR
2
上式表明，该滤波器的通带增益应小于3，才能保障电路
稳定工作。
（4）二阶压控电压源 LPF
I1 I2 I3
R2 R1
通带截止频率
传递函数
Vo (s) = Avp •V+ (s) 1
V+ (s) = 1 + sCRVI (s)
Av
(s)
=
Vo (s) Vi (s)
=
1
+
1 sCR
Avp
Av
Avp
1
j
f fH
f
p=f
H=
1
2RC
（2）一阶RC有源滤波器
一阶LPF的幅频特性:
Av
Avp
1
j
f fH
分类和主要参数 1. 按所处理的信号可分为 模拟 的和 数字 的两种 2. 按所采用的元器件可分为有源和无源 3. 按通过信号的频段可分为以下五种:
（1）基本概念
低通滤波器( LPF ) Avp: 通带电压放大倍数 fp: 通带截止频率
过渡带: 越窄表明选频性能越 好,理想滤波器没有过渡带
（1）基本概念
=
1-
(
f f0
)2
Avp + j(3 -
Avp )
f f0
Q 1 3 - Avp
20lg Av f 20lg
AvP
1
f2
f
2 0
2
f Qf0
2
当f
f0时，20 lg
Av AvP
f
0
当f
f0时，20 lg
Av AvP
f 20lg Q
（1）基本概念
d. 带阻滤波器( BEF )
（1）基本概念
e. 全通滤波器( APF )
4. 按频率特性在截止频率fp附近形状的不同可分为 Butterworth , Chebyshev 和 Bessel等
理想有源滤波器的频响：
（1）基本概念
（2）一阶RC有源滤波器
电路构成
1、滤波电路
RC环节
(s)
VN
(s)
V(+ ) ( s)
sC
0
联立求解以上三式，可得HPF的传递函数：
Av
s
Vo s Vi s
1
Avp (3 Avp )
sCR
1
sCR
2
1、滤波电路
幅频特性
Av
1- (
)f0 2
f
Avp j(3-
Avp )
f0 f
Q 1 3 - Avp
20lg Av f 20lg
当f
f
时
0
，20
lg
Av f 40lg
AvP
f f0
（5）二阶有源高通滤波器（HPF）
Avp同前
Vo (s) AvpV() (s)
V() (s) VN (s) 1 1 1 sCR
对节点 N , 可以列出下列方程：
Vi
(s)
VN (s)sC
VN (s) Vo R