務品文档稱品文档《测控电路》
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（A卷）答案-第5套町携带计算考试说明：本课程为闭卷考试，答案一律答在后面得答题纸上，答在其它地方无效,一、请写出二阶低通滤波器的传递函数式、频率特性、幅频特性和相频特性。（15分）答：二阶低通滤波器，其传递函数的一般形式为s2+ais+a()它的固有频率5=反•通带增^Kp=b0/a0,阻尼系数a=^x/co^上式又可写为H(s)=其频率特性为Kp06其幅频特性与相频特牲分别为q(G2-爲yacokcoarctgrarC0<(0Q5acokco-7r+arctg—一—-co>coQ二如下图所示电路Q.b）,问图JKb各袅示什么电路，简述其原理。（15分）(p{co)=
-Uc时，5为负,二极管Vdi导通，使C迅速充电，—上升至输出电压U0=^Jlo二极管Vdi的导通电压以及放人器N?的输入失调电压的影响都被消除了。当输入电压卞降时，5上升，Vdi截止，使M、N?处于分离状态，5上升直到二极VD2导通，放人器Ni构成负反馈，从而避免了过渡饱和。U’的反向峰值存于电容C中，测量结束后，町以通过开关S放电。图b是采样保持电路。图中的V为主开关，门为隔离开关。当控制电压S为高电平时，NMOS场效应晶体管V和Vi导通，电路处于采样阶段。当控制电压Uc为低电平时，V和Vi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流入运算放人器的输出端。两苕的关键区别是图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。三请写出调相信号的数学表达式。有哪些常用鉴相方法？说明它们的基本工作原理、鉴相范围和影响鉴相精度的主要因素。〈20分）答：调相信号g的一般表达式为：us=UmCOS（6?ct+1UX）式中X—调制信号；—我波信号的角频率；Um—调相信号中我波信号的幅度：m——调
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。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。相敏检波器具河鉴相特性，若输入信号与参考信号的相位差0,则相敏检波器的输出与COS0成正比,囚此叮以用相敏检波器鉴相。0<0时的输出与0>0时相同，鉴相器不能鉴别相位超前与滞后，它工作在龙/2±龙/2范国内，在0=兀/2附近，鉴相器线性故好，灵敏度故高。影响相敏检波器蒂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岀口的脉宽R与调相信号□和参考信号Ue的相位差0相对应“这一脉宽有两种处理方法。一种方法是将U。送入•个低通滤波器，滤波后的输出％与脉宽B成正比，也即与相位差0成正比，根据％町以确定相位差0。另一种方法是U。用作门控信号，只有当U。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0成正比。异或门鉴相不能鉴别匕和4哪个相位超前。鉴相器的鉴相范闱为0〜兀。鉴相器要求U,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U和参考信号5形成窄脉冲U；、U；分别加到RS触发器的S端和R端，Q=1的脉宽B与U$和5的相位差0相对应。这一脉宽有两种处理方法，与异或门鉴柑一样。这种鉴柑器的鉴相范闱为△0〜（2龙-40）,其中A0为窄脉冲宽度所对应的相位角，鉴相范鬧为土（兀-40）。RS触发器鉴相线性好，鉴相范闱宽，并且对a利5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S形成窄脉冲U；送到锯齿波发生器的输入端形成锯齿波信号U”由调相信号U,形成窄脉冲U：通过采样保持电路采集此时的巧值，并将其保持。采样保持电路采得的电压值由IA与咲的相位差0决定。经平滑滤波后冯到随0变化的电压信号g,实现调相信号的解调。这种鉴相器的鉴相范鬧为0〜（2龙一4。），其屮40为与锯齿波回扫区所对应的相位角。锯齿波q的非线性对鉴柑精度有较大影响。四、图4所示电路是什么电路？试述其工作原理•为保证所需特性旳、儿应满足什么关系?（15分）R：图4答：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。*>0时，^di导通、Vdi截1上，其等效电路如图a所示，N?的同柑输入端与反相输入端输入柑同信号，得到R时,Vdi截止,VD2导通，其等效电路如图b所示。取R1=R2=R3=R4/2,i2时叫的输出为：uA=（1+竺）人=2us&N2的输出为:所以11。=卜」，实现全波检波或绝对值计算。五、鉴相的方法有哪几种？简述各种方法的鉴相原理。（20分）答：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0，则相敏检波器的输出与COS0成正比,因此可以用相敏检波器鉴相。0VO时的输出与0>0时相同，鉴相器不能鉴别相位超丽与滞后，它工作在龙/2土;r/2范围内，在0=兀/2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U。的脉宽B与调相信号U,和参考信兮q的相位差0相对应。这一脉宽有两种处理方法。一种方法是将U。送入一个低通滤波器，滤波后的输出％与脉宽B成正比，也即与相位差0成正比，根据u。可以确定相位差0。另一种方法是U。用作门控信号，只有当U。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0成正比。异或门鉴相不能鉴别U,和Uc哪个相位超前。鉴相器的鉴相范尉为0鉴相器要求口和q的占空比均为1：1,否则会带來误差。RS触发器鉴相的基本原理是：将由调相信号口和参考信号q形成窄脉冲U：、U；分别加到RS触发器的S端和R端，Q=1的脉宽B和4的相位差。相对应。这•脉宽存两种处理方法，与异或门鉴相-•样。这种鉴相器的鉴相范国为厶0〜（2龙-40）,其中40为窄脉冲宽度所对应的相位角，鉴相范囤为土（”-△0）。RS触发器鉴相线性好，鉴相范圈宽，并且对q和5的占空比没有要求。脉冲采样式鉴相电路的工作原理是：由参考信号口形成窄脉冲U；送到锯齿波发生器的输入端形成锯齿波信号9°由调相信号U,形成窄脉冲U：通过采样保持电路采集此时的q值，并将其保持。采样保持电精品文档務品文档精品文档路釆得的电压值由ujjUc的相位差。决定.经平滑滤波后毎到随0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朗为0〜（2兀-△©,其中为与钢齿波回疔区所对应的相位角。锯齿波Uj的非线性对鉴相精度有较大影响。如下图5所示，请问其实什么类型的电路，简述其工作原理。（15分）uxRi0—1oC1R：答：图5是自动调零放大电路，它又称为动态校零放大电路。图中，运算放大器N】为主放大器，Nr为误差保持电路,N,组成时钟发生器，2为其反相器,N“N“分别用来驱动模拟开关、S.、和Sb：、Sy•当时钟发生器N：「输出高电平，N,则输出低电平时，模拟开关Sa：、S工接通，Sy断开，电路处于失调调零状态，其误差保持等效电路见图lb,此时Ni输入端无输入信兮，只存在失调电压Uo山其输出为U*再经N.’放大后由电容6保持，考虑到N?的失调电压Ug2,电容G寄存的电压为Uc.=-（Uz+UQK?%=（—Uq+UcJK,式中Ku、K「一一分别为集成运算放大器Ni、N?的开坏放人倍数。由于K,»l,K,K2»1,所以Uci-Uo$1-^^UoU由上式町见，电容Cl寄存了运算放大器2的失调电压另半周，时钟发生器Ns输出低电平，N,输出高电平时，模拟开关Sb：、Sy接通，5、Sa：断开，电路进入信号放大状态，其等效电路见图lc,此时口经N】放人后，输出U。为u。=-Ui字-Uo,K+UcK"-字Ui由以上分析町知，该电路实现了对失调电压的校正，达到了自动调零的目的。
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