测控电路习题习题八 答案.docVIP

试题八答案 一 图1是电桥放大电路。图中R1=R2 R 对于理想运算放大器ua= ub，可得 二 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。 三 调相信号us的一般表达式为： 式中 x ── 调制信号； ── 载波信号的角频率； ── 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。 相敏检波器具有鉴相特性，若输入信号与参考信号的相位差，则相敏检波器的输出与成正比，因此可以用相敏检波器鉴相。时的输出与时相同，鉴相器不能鉴别相位超前与滞后，它工作在范围内，在附近，鉴相器线性最好，灵敏度最高。影响相敏检波器精度的主要因素有输入信号的幅值，输出的非线性等。 异或门鉴相的基本原理是异或门输出Uo的脉宽B与调相信号Us和参考信号Uc的相位差相对应。这一脉宽有两种处理方法。一种方法是将Uo送入一个低通滤波器，滤波后的输出uo与脉宽B成正比，也即与相位差成正比，根据uo可以确定相位差。另一种方法是Uo 用作门控信号，只有当Uo为高电平时，时钟脉冲Cp才能通过门电路进入计数器。这样进入计数器的脉冲数N与脉宽B成正比，也即与相位差成正比。异或门鉴相不能鉴别Us和Uc哪个相位超前。鉴相器的鉴相范围为0~。鉴相器要求Us和Uc的占空比均为1：1，否则会带来误差。 RS触发器鉴相的基本原理是：将由调相信号Us和参考信号Uc形成窄脉冲、分别加到RS触发器的S端和R端， 的脉宽B与Us和Uc的相位差相对应。这一脉宽有两种处理方法，与异或门鉴相一样。这种鉴相器的鉴相范围为，其中为窄脉冲宽度所对应的相位角，鉴相范围为。RS触发器鉴相线性好，鉴相范围宽，并且对Us和Uc的占空比没有要求。 脉冲采样式鉴相电路的工作原理是：由参考信号Uc形成窄脉冲送到锯齿波发生器的输入端形成锯齿波信号uj。由调相信号Us形成窄脉冲通过采样保持电路采集此时的uj 值，并将其保持。采样保持电路采得的电压值由Us与Uc的相位差决定。经平滑滤波后得到随变化的电压信号uo，实现调相信号的解调。这种鉴相器的鉴相范围为，其中为与锯齿波回扫区所对应的相位角。锯齿波uj 的非线性对鉴相精度有较大影响。 四 为二阶低通滤波器， 其传递函数的一般形式为 它的固有频率，通带增益，阻尼系数，上式又可写为 其频率特性为 其幅频特性与相频特性分别为 五 图4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时，VD1截止，VD2导通，其等效电路如图b所示。取R1=R2=R3=R4/2，这时N1的输出为： N2的输出为： 所以，实现全波检波或绝对值计算。 六 图a是峰值计算电路。图中N1工作在反相放大状态 ，当时，U1为负，二极管VD1导通，使C迅速充电，U上升至输出电压。二极管VD1的导通电压以及放大器N2的输入失调电压的影响都被消除了。当输入电压下降时，U1上升，VD1截止，使N1、N2处于分离状态，U1上升直到二极管VD2导通，放大器N1构成负反馈，从而避免了过渡饱和。Ui的反向峰值存于电容C中，测量结束后，可以通过开关S放电。 图b 是采样保持电路。图中的V为主开关，V1为隔离开关。当控制电压Uc为高电平时，NMOS场效应晶体管V和V1导通，电路处于采样阶段。当控制电压Uc为低电平时，V和V1关断，电路处于保持阶段。在保持状态下，主模拟开关V的漏电流通过R流入运算放大器的输出端。 两者的关键区别是图a通过单向导电器件使电容器单向充电，使电容保存峰值电压；而图b中靠开关瞬时接通，实现采样。 4 Uc O t Uc O t uo O t us O t us O t uo O t b) a) us0 us R2 R1 R3 R4 us ∞ - + + N1 ∞ - + + N2 a) us0 uo=-us uA R2 R1 R3 R4 us ∞ - + + N1 ∞ - + + N2 b)