1、測控電路試題(A卷)答案-第4 套考試說明：本課程為閉卷 考試，答案一律答在后面得答題紙上，答在其它地方無效，可攜帶計算器。一、圖1 是什么電路？試述其工作原理。為使其具有所需性能，對電阻值有什么要求？（20 分）R2R4R?2CV D1R3R1-VD2R3-+N1+ N2uo圖 1答：圖 1 是一種由集成運算放大器構成的全波精密檢波電路。在調幅波us 為正的半周期，由于運算放大器N1 的倒相作用， N 1 輸出低電平，因此V D1 導通、 V D2 截止， A 點接近于虛地，uA 0。在 us 的負半周，有uA 輸出。若集成運算放大器的輸入阻抗遠大于R2，則 i - i1 。按圖上所標注的極

2、性，可寫出下列方程組：usi1R1ususiR1u Auu AuiR 2usuAK d us其中 K d 為 N1 的開環放大倍數。解以上聯立方程組得到usR11(1R1)u A1R1)uK dR2(1R2R2K d通常， N1 的開環放大倍數K d 很大，這時上式可簡化為：usR1u AR2或u AR2usR1二極管的死區和非線性不影響檢波輸出。圖中加入 V D1 反饋回路一是為了防止在us 的正半周期因V D2 截止而使運放處于開環狀態而進入飽和，另一方面也使 us 在兩個半周期負載基本對稱。圖中N2 與 R3 、R4、 C 等構成低通濾波器。對于低頻信號電容 C 接近開路，濾波器的增益為

3、-R4/R3 。對于載波頻率信號電容C 接近短路，它使高頻信號受到抑制。因為電容 C 的左端接虛地， 電容 C 上的充電電壓不會影響二極管V D2 的通斷，這種檢波器屬于平均值檢波器。為了構成全波精密檢波電路需要將us 通過 R3與 uA 相加，圖1 中 N2 組成相加放大器，取R32R3。在不加電容器 C 時， N2 的輸出為：uoR4 (uAus )R32二、圖 2 所示電路是什么電路？試述其工作原理，其參數應怎樣選取？。（20 分）usR6RR21R3+N1+uoT1TR24U CU CR5為開關式全波相敏檢波電路。取R123456c12截止，同相輸=R=R=R=R=R/2。在 U =1

4、 的半周期， T導通、 T入端被接地， us 從反相輸入端輸入，放大倍數為R61。在 Uc=0 的半周期， T 1 截止、 T2導通，R2R3反相輸入端通過 R3 接地， us 從同相輸入端輸入，放大倍數為R1R5(1R6 )131。實現了全R4R5R33波相敏檢波。三、圖 3 是什么電路？試述其工作原理。（ 20 分）答：圖 3 是脈寬調制電路。 靠穩壓管 V S將輸出電壓o穩定在U r 。若輸出電壓為 U r ，則它通過 VD2P1P3u和R +R向電容 C 充電，當電容 C 上的充電電壓 uc FU r 時 其中 FR4 /(R3R4 ) ，N 的狀態翻轉，使 u oU r 。U r 通

5、過 V D1 和 RP1+R P2 對電容 C 反向充電，當電容 C 上的充電電壓 ucFU r 時，N 再次翻轉，使 u oU r 。這樣就構成一個在U r 間來回振蕩的多諧振蕩器。由于在兩個半周期通過不同的電阻通道向電容充電，那么兩半周期充電時間常數不同，從而輸出信號的占空比也隨兩支充電回路的阻值而變化。圖3 中 RP2、RP3為差動電阻傳感器的兩臂， RP2 P3P2+R 為一常量，輸出信號的頻率不隨被測量值變化，而它的占空比隨R 、R 的值變化，即輸出信號的脈寬受被測信號調制。P3四、什么是包絡檢波？什么是相敏檢波？它們在功能和電路結構上最主要的區別是什么？圖2 是什么電路？試述其工作

6、原理。 （ 20 分）答：調幅信號的包絡線形狀與調制信號一致。只要能檢出調幅信號的包絡線即能實現解調。這種方法稱為包絡檢波。包絡檢波通過對調幅信號進行半波或全波整流實現，無法從檢波器的輸出鑒別調制信號的相位和頻率。為了使檢波電路具有判別信號相位和頻率的能力，需采用相敏檢波電路。它不僅能鑒別被測參數變化的方向，而且能在一定程度上識別信號和干擾，具有較強的抗干擾能力。從電路結構上看，相敏檢波電路的主要特點是，除了需要解調的調幅信號外，還要輸入一個參考信號。有了參考信號就可以用它來鑒別輸入信號的相位和頻率。參考信號應與所需解調的調幅信號具有同樣的頻率，采用載波信號作參考信號就能滿足這一條件。圖 2

7、為一種全波精密檢波電路，可用于包絡檢波和絕對值的計算。圖中N 1 為反相放大器，N2 為跟隨器。us0 時，V D1 、VD4 導通，VD2 、V D3 截止，uo=us；us0時，V D2、V D3 導通，V D1、V D4 截止，取R1=R4，uous ，所以uous。為減小偏置電流影響，取R2=R1 R4， R3 =R5。五 、圖 5 是什么電路？試述其工作原理。（ 20 分）U cV D1V D2V 2V 1R2-uR1Vo-+ui+N2+N 1C圖 5答：圖 5 是高速采樣 /保持電路。在采樣期間， U c 為正， V 與 V 2 導通， V 1 截止。 V 2的導通將使V和C置于 N 1 的閉環回路中， C 上的電壓將等于輸入電壓而不受V 的導通電阻的影響，另外，由于N1反相端的偏置電流和 V 1 的漏電流都很小， V 2 導通電阻的壓降極小，其影響可以略去不計，所以C 上的電壓仍能非常精確地等于 N 1 反相端的電壓。由于N2 未在反饋回路中，雖然N 2 使電路工作速度得以提高，但它的漂移和共模