1章测控电路概述
总结版测控电路
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：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨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。
2.3图2-8b 所示电路，N1、N2为理想运算放大器，R4=R2=R1=R3=R ，试求其闭环电压放大倍数。
由图2-8b 和题设可得u01 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )–2ui1 R4/R3 =2ui2–2 ui1=2(ui2-ui1)，所以其闭环电压放大倍数Kf=2。
2.4图2-9所示电路，N1、N2、N3工作在理想状态，R1=R2=100k ，RP=10k ，R3=R4=20k ，R5=R6=60k ，N2同相输入端接地，试求电路的差模增益？电路的共模抑制能力是否降低？为什么？由图2-9和题设可得uo = (uo2–uo1) R5 / R3 =3(uo2–uo1 ), uo1 = ui1 (1 + R1 /Rp)–ui2 R1/Rp=11ui1, uo2= ui2(1+R2/Rp)–ui1 R2/Rp=–10ui1, 即uo=3（–10ui1–11ui1）=–63ui1，因此，电路的差模增益为63。
电路的共模抑制能力将降低，因N2同相输入端接地，即ui2=0，ui1的共模电压无法与ui2的共模电压相抵消。
2.9何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。
测控电路知识点总结
测控电路知识点总结近年来，随着电子技术的飞速发展，测控电路越来越成为各行各业中不可或缺的一个关键技术。
测控电路可以用来测量和控制各种电气和非电气量，包括电流、电压、温度、湿度等。
作为一名电子工程师，在处理测控电路方面需要具备相应的知识与技能。
本文将就测控电路方面的知识点进行总结。
一、传感器的种类和原理传感器是一种将非电信号（如压力、温度、湿度等）转换成电信号的电子元件。
不同的传感器根据其测量的物理量可以分为多种类型，例如：1. 压力传感器：用于测量水、气体、油等任何压强。
2. 电位差传感器：用于测量电压信号。
3. 温度传感器：用于测量实际环境的温度。
4. 湿度传感器：用于测量相对湿度。
5. 光电传感器: 用于识别物体的特定位置，能够测量物体的距离、位置、方向等。
二、放大电路对于一些微弱的信号，通过放大电路可以使其变得更容易处理和检测。
其中一个经典例子是基于放大器的心电图监护仪，在该系统中，微弱的电信号将通过放大器进行增强。
常见放大电路包括：1. 非反馈放大器：一种基本的放大器，它由一个晶体管或运放构成。
2. 反馈放大器：一种通过反馈改变增益的电路，在电控系统中应用广泛、且效果显著。
3. 差动放大器：将信号放大器的两个输入端，当两个输入信号不相同时，将输出信号的放大版。
三、多路选择电路在多种模数转换器、自动测量仪器和自动控制系统中，多路选择电路的应用越来越广泛。
通过多路选择电路，可以在多种不同的电压输入信号之间进行切换。
常见的多路选择电路有两种类型：基于模拟开关的多路选择电路和集线器。
1. 模拟开关：通常由多个开关组成，用于将不同的输入信号分别连接到单个输出。
在工业自动化领域中，模拟开关的应用非常广泛。
2. 集线器：一类数字电路，允许将多个设备连接到单个设备上。
在计算机领域中，集线器是网络拓扑中扮演重要角色。
四、计时电路计时电路可以用于测量时间间隔，以实现各种不同的控制功能，在计时器、任务调度和排队等领域中使用广泛。
测控电路_复习提纲
国际统一信号：过程控制系统的模拟直流电流信号为4～20mA，
模拟直流电压信号为1～5V； 国内统一信号：4～20mA，1～5V； 0～10mA，0～10V， 0～5V 。
信号的传输方式有三种：两线制、三线制和四线制
6. 模拟式测量电路和数字式测量电路的基本组成 7. 控制电路的基本组成（开环控制；闭环控制）
鉴频电路（解调）
脉冲调制式测量电路
传感器调制和电路调制； 脉冲调制信号的解调
第一节 调制解调的功用与类型 1. 2. 3. 4. 什么是信号调制？ 什么是解调？ 在测控系统中为什么要采用信号调制？ 在测控系统中常用的调制方法
幅值调制（AM） 频率调制（FM) 相位调制（PM)
脉冲调宽 (PWM)
检波器中整形电路的作用；③从相敏检波器输入信号与参考信号
（端口(6))相位关系中能得出相敏检波器的什么工作特性？ 4. 调制信号、载波和调幅信号的时域波形和频域波形。
第二节 调幅式测量电路
三、计算和分析
1. 在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz，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？ 2.如图2所示为实验二开关式相敏检波电路，已知R1=Rf，C=0.1µF， R=30KΩ ；频率为5KHz的音频（正弦）电压信号分别由信号输入端（1 ）和（2）输入，作为已调信号和参考信号，① 试计算RC环节的截止 频率，并说明其作用；② 试推导开关式相敏检波电路的输入输出关 系，说明其工作原理；③ 试分别画出信号端（1）、（4）、（5）和 （3）等各点的波形；④ 如果参考信号与已调信号反相，试画出信号 输出端（3）的波形。
的共模抑制能力是否降低？为什么？
现代测控电子技术第一章
4）自动化与智能化 现代控制系统不仅要求能自动控制， 而且要求它能在复杂的情况下自行判断、 具有自学习、自动诊断故障、自动排除 故障、进行自适应控制，乃至自动生成 新知识的功能。这也是测控电路发展的一 个电量测量电路 ③电力电子电路（含功率放大电路） ④驱动与控制电路 ⑤生物医学测量电路 ⑥微弱信号检测电路 ⑦数据采集系统
2. 现代测控电子技术在仪器科学的作 用与地位
显示系统 计 传 感 器 信号 调理 电路 数字 化 电路 算 机 系 统 测控电路 执行机构 驱动电路
②实现被测信号的数字化。 ③实现执行机构的驱动。 现代测控电路不是独立存在于测控系 统中的某个环节，它已融入测控系统的各个 环节，并在其中发挥重要的作用，离开测控 电路，测控系统是无法实现的。
测控电路具有多样性的特点，在设计 上灵活性很强，测控电路位于二次仪表的 最前级，对测量的准确度起决定作用，因 此，测控电路是现代测控系统的关键及难 点所在，在现代测控技术中占据极其重要 的地位。
2）数字化 数字化在信息传输、信息处理、信 息存储和集成化等方面具有明显的优势， 因此数字化是测控电路的必然发展趋势。 但是数字化不可能完全取代模拟电 路，在发展数字化的同时更要强化模拟 电路技术的研究，使两者紧密融合。
3）测控一体化 测量的目的不仅仅为了获取信息，更 重要的是为了控制机器或系统的行为动作。 测量与控制相互交融，融为一体的闭环系 统是测控系统的主要发展方向。
5）可靠性
可靠是指测控电路无故障工作，一般 用平均无故障工作时间来衡量。现代测控 系统是现代装备的有机组成部分，其可靠 性与测控系统密切相关，其中测控电路的 可靠性是重要的因素。
2. 现代测控电子技术的发展状况及趋 势
1）集成化、专用化 以往由分立元件和通用芯片构成的测 控电路，可以集成成为专用芯片实现相应 的测控功能，缩小了体积，简化了测控电 路的设计，并且其性能指标和可靠性大大 提高，这将是今后测控电路发展的主流方 向。
第一章计算机测控系统概述
第一章计算机测控系统概述计算机测控系统是一种用计算机和相关设备进行控制和测量的系统。
它通常包括硬件设备、软件工具和算法，用于收集、分析和处理测量数据，并根据需要控制被测对象。
计算机测控系统被广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、科学研究等。
计算机测控系统的基本构成主要包括传感器、数据采集卡和数据处理器。
传感器用于将被测量转换为电信号，传感器的种类多种多样，根据不同的测量对象和需求选择合适的传感器进行测量。
数据采集卡是连接传感器和计算机的接口，它负责将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，然后传输给计算机进行处理。
数据处理器是计算机或嵌入式设备，它负责接收和处理采集到的数据，并根据需要进行控制操作。
计算机测控系统的核心技术包括数据采集和处理、数据传输和通信、控制和决策算法等。
数据采集和处理是系统的基础部分，它涉及到模拟信号转换为数字信号的过程，以及对采集到的数据进行滤波、去噪、校准等处理。
数据传输和通信是系统与外部设备或网络之间进行信息交换的方式，通常使用串口、以太网等接口进行数据传输。
控制和决策算法是系统的核心部分，它根据测量数据进行分析和判断，并根据需要进行自动或手动控制操作。
计算机测控系统的优势在于其高效、准确和灵活的特点。
通过计算机的处理能力和算法优势，可以对大量的测量数据进行实时分析和决策，提高系统的控制精度和效率。
同时，系统的硬件设备可以根据需要进行扩展和更新，以适应不同的测量对象和环境要求。
此外，计算机测控系统还可以实现远程监控和操作，便于用户对系统进行远程控制和数据访问。
然而，计算机测控系统也存在一些挑战和问题。
首先，系统的稳定性和可靠性是一个关键问题，由于测控系统常常运行在复杂的工业环境中，例如高温、强电磁干扰等，因此对系统的硬件设备和软件工具进行可靠性设计是至关重要的。
其次，系统的数据安全和保密性也是需要考虑的问题，特别是在一些敏感领域和国家级重点工程中，对系统的数据进行保护和防护是必不可少的。
测控电路第5版_CH1绪论
第二节 对测控电路的主要要求(2)
影响测控电路精度的主要因素有哪些？ 其中那几个因素是最基本的？
1、噪声与干扰★ 2、失调与漂移，主要是温漂★ 3、线性度与保真度 4、输入与输出阻抗的影响
第二节 对测控电路的主要要求(3)
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？
1、模数转换与数模转换 2、信号形式的转换 3、量程的变换 4、信号的选取 5、信号处理与运算
谢谢光临
Thanks for listening
请提问
Question, please
锁 存 器
锁 存 指 令
计 算 机
电路
辨向电路
指令传感器 手动采样
图1-7 增量码数字式测量电路的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(7)
测量电路 传感器 扰动量
给定 机构
设定 电路
放大 电路
转换 电路
执行 机构
被控 对象
输 出
控制电路
图1-8 开环控制系统的基本组成
第四节 测控电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的类型与组成(8)
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(1)
一、模拟式信号
(一)非调制信号
x 2 1
0 图1-2 非调制模拟信号
t
举例： 温度信号； 流量信号； 力信号
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(2)
(二)已调制信号 例：用电感传感器测量工件轮廓形状 几个重要概念： 1、载波频率（carrying frequency) 2、载波信号（carrying signal) 3、调制信号（modulating signal) 4、已调信号（modulated signal) 5、调幅信号（amplitude modulated signal) 6、调频信号（frequency modulated signal)
测控电路
测控电路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。
本书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、信号细分与辩向电路、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。
本教材不是一般意义上电子技术教程的深化与提高，而是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、灵和测控任务的其他要求来选用和设计电路。
"前言第一章绪论第一节测控电路的功用第二节对测控电路的主要要求一、精度高二、响应快三、转换灵活四、可靠性与经济性第三节测控电路的输入信号与输出信号一、模拟式信号二、数字式信号第四节测控电路的类型与组成一、测量电路的基本组成二、控制电路的基本组成第五节测控电路的发展趋势第六节课程的性质、内容与学习方法思考题与习题第二章信号放大电路第一节测量放大电路一、基本要求与类型.二、稳零放大电路三、高输入阻抗放大电路四、高共模抑制比较放大电路五、电桥放大电路六、电荷放大电路七、单片集成测量放大器第二节增益调整与切换以及线性化电路一、增益调整电路二、可编程增益放大电路三、线性化电路第三节隔离放大电路一、基本原理二、通用隔离放大电路三、程控增益隔离放大电路第四节功率放大电路一、基本电路二、组合式功率放大电路三、单片集成功率放大器思考题与习题第三章信号调制解调电路第一节调制解调的功用与类型第二节调幅式测量电路一、调幅原理与方法二、包络检波电路三、相敏检波电路第三节调频式测量电路一、调频原理与方法二、鉴频电路第四节调频式测量电路一、调频原理与方法二、鉴相电路第五节脉冲调制式测量电路一、脉冲调制原理与方法二、脉冲调制信号与方法三、脉冲调制测量电路应用举例思考题与习题第四章信号分离电路第一节滤波器的基本知识一、滤波器的类型二、模拟滤波器的传递函数与频率特性三、滤波器特性的逼近第二节 RC有源滤波电路一、压控电压源型滤波电路二、无限增益多路反馈型滤波电路三、双二阶环滤波电路四、有源滤波器设计第三节集成有源滤波器一、开关电容滤波原理二、集成有源滤波芯片介绍第四节跟踪滤波器一、压控跟踪滤波器二、变频跟踪滤波器第五节数字滤波器简介一、数字系统频域分析二、数字滤波原理简介三、数字滤波器的实现思考题与习题第五章信号运算电路第一节加减运算电路一、加法运算电路二、减法运算电路第二节对数、指数及乘除运算电路一、对数运算电路二、指数运算电路三、乘除和乘方、开方运算电路第三节微分积分运算电路一、积分运算电路二、微分运算电路三、PID电路第四节常用特征值运算电路一、绝对值运算电路二、平均值运算电路三、峰值运算电路四、有效值运算电路第五节复杂运算电路一、反函数运算电路二、任意函数电路三、解微分方程运算电路思考题与习题第六章信号转换电路第一节采样保持电路一、基本原理二、模拟开关三、采样保持实用电路第二节电压比较电路一、电平比较电路二、滞回比较电路三、窗口比较电路第三节电压频率转换电路一、V/f转换器二、f/V转换器第四节电压电流转换电路一、I/V转换器二、V/I转换器第五节模拟数字转换电路一、D/A转换器二、A/D转换器思考题与习题第七章信号细分与辨向电路第一节直传式细分电路一、四细分辨向电路二、电阻链分相细分三、微型计算机细分四、只读存储器细分第二节平衡补偿式细分一、相位跟踪细分二、幅值跟踪细分三、脉冲调宽型幅值跟踪细分四、频率跟踪细分——锁相倍频细分思考题与习题第八章逻辑控制电路第一节二值可控元件驱动电路一、功率开关驱动电路二、继电器与电磁阀驱动电路三、步进电动机驱动电路第二节可编程逻辑器件一、可编程阵列逻辑PAL二、通用阵列逻辑GAL思考题与习题第九章连续信号控制电路第一节导电角控制逆变器一、120°导电角控制逆变器二、180°导电角控制逆变器第二节脉宽调制（PWM）控制电路一、脉宽调制控制电路的工作原理二、典型脉宽调制电路三、PWM功率转换电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路第三节变频控制电路一、基本原理和分类二、控制方式和特性三、AC-AC变频器四、AC-DC-AC变频器五、脉宽调制型变频控制电路第四节程控电源一、程控相控型电源二、程控交流稳定电源思考题与习题第十章测控电路中的抗干扰技术第一节电磁干扰一、干扰与噪声源二、干扰与噪声的耦合方式三、干扰与噪声抑制的一般措施第二节屏蔽、接地、隔离、布线与灭弧技术一、屏蔽技术二、接地技术三、隔离技术四、布线技术五、灭弧技术第三节电源干扰的抑制一、电网干扰抑制技术二、电源稳定净化技术思考题与习题第十一章典型测控电路分析第一节温度测量与控制系统一、温度、压力测控仪二、半导体激光电源的温度控制电路第二节数控机床的速度、位移测控系统一、速度控制二、位置控制思考题与习题参考文献。
测控电路(第7版)绪论
绪论
11
精度高——测控永恒主题
低噪声与高抗干扰能力★
• 选用低噪声器件、合理布线、隔离、屏蔽 • 信号的调制解调 • 高共模抑制比电路
低漂移、高稳定性★ 线性度与保真度好
• 输入输出间具有线性关系，良好的频率特性
有合适的输入与输出阻抗
• 要求电路的输出阻抗与后级的输入阻抗相匹配
绪论
精
12
动态性能好
模数与数模转换 电量参数的形式 量程的变换 信号的处理与运算
绪论
灵
14
可靠性高
测控电路越来越多地实时地用在各种系统中； 测控电路越来越多地国防和高科技中； 测控电路越来越多地用在医疗和其它与生命有关的系统中；
可靠
电路的集成度越来越大。
绪论
15
1.6 测控电路的输入信号与输出信号
输入信号：传感器的输出信号 输出信号：送显示机构、执行机构或计算机 信号类型
(3)开关信号 输出只有0和1两种状态（开关、通断、亮暗）
绪论
21
1.7测控电路的发展趋势
优质化 微型化集成化 系统设计观 数字化 通用化 模块化 智能化
绪论
22
本章结束
* 感谢聆听*
现代的生活、办公器械也越来越多地依赖于测量。
绪论
8
1.4测控电路与测控系统
测控系统组成
• 传感器：高质量获取信息
• 测控电路：根据控制特性需要，
进行控制器的电路实现
✓ 电路是最灵活的，便于放大、传输、 转换、选取所需信号、适应不同测 控任务要求；测控系统的性能在很 大程度上取决于测控电路。
传感器
• 执行器：根据执行机构特性产生 调制解调
绪论
3
1.1测量与电子学