天津大学测控电路期末试题及答案

一、 简答题（每小题6分，共48分）1、什么是自举电路？说明图1所示电路是如何提高放大器的输入阻抗的？uouii1i2R1iuo22R1R3R2-+N1-+R3N2图1答：自举电路是利用反馈使电阻两端等电位，减少向输出回路索取电流，而使输入阻抗增大的一种电路。 当时，输入回路阻抗无穷大，达到了提高放大器输入阻抗的目的。2、如图2所示电路，N1、N2、N3工作在理想状态，R1=R2=200K，RP=20K，R3=R4=10K，R5=R6=20K，试求该电路的差模增益。ui1ui2uo1uo2R1RPR2R3R4R6uoR5+-+N1IR-+N2-+N3图2解： 3、什么是隔离放大电路？就一种隔离方式简述其工作原理。答：隔离放大电路是一种测量用的电路，它的输入，输出，隔离电路之间没有直接的电路耦合，即输入、输出没有公共接地端。输入信号经放大进入耦合器，使LED导通，通过光电耦合器件（晶体管）转换为电压或电流信号，经放大输出。4、相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与电路构成上主要有哪些区别？答：相敏检波电路可以鉴别调幅信号与载波信号之间的相位关系，还可选频；而包络检波只是将调幅信号的包络线解调出来，但不具有鉴相选频特性。相敏检波电路除了输入调幅信号外，还需输入一个参考信号，一般选用载波信号来做参考信号；而包络检波则不是将调幅信号输入，进行解调。5、180导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？答：180导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠换流。即每一相上、下桥臂主晶闸管交替导通时，须经过短暂的全关断状态，以保证可靠换流。6、PWM控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？答：PWM控制电路在双极式工作时不会发生电流断续现象。因为双极式电路中的四个大功率晶体管分为两组，同一组中的两个晶体管同时导通，关断，每一组晶体管轮流交替导通，截止，并且电流可以反向，所以电枢电流始终连续，不会发生断续现象。7、什么是SPWM控制？采用SPWM控制有什么好处？答：在调制控制中，载波信号采用等腰三角波，基准信号采用正弦波，这样的调制控制称为正弦脉宽调制控制，简称SPWM控制。采用SPWM控制时，调压，调频都在逆变器中进行，控制及时，动态性能好，且电动机效率和脉动转矩都比等宽SPWM控制时高。8、图3所示电路为无限增益多路反馈型滤波电路还是压控电压源型滤波电路？若根据此电路结构构成一低通滤波电路，Y1Y5应分别选用何种RC元件？ -+NY4Y1Y3Y2Y5Rui(t)uo(t)图3 答：此电路为无限增益多路反馈滤波电路，若要构成低通滤波电路，Y1，Y2，Y3应为电阻，Y4，Y5应为电容。二、分析题（共52分）1、图4为一单稳辨向电路，输入信号A、B为相位差90的方波信号，分析其辨向原理，并就A导前B 90及B导前A 90的情况，画出A、Uo1、Uo2的波形。（8分）DG5DG1ACARB Uo1 Uo2 &1&DG4&1DG2DG3图4答：该电路根据A，B相位相对导前、滞后的关系实现辨向。A导前B 90时，Uo1有输出，Uo2输出为0B导前A 90时，Uo1输出为0，Uo2有输出由此可实现辨向ABABUo1Uo2CPUS计数器锁存器 延时时钟脉冲DG2Uo锁存指令清零UCDG1= 1&N图5aUCUSOOjtt图5b2、图5a所示电路中，Uc与Us分别为参考信号与调相信号整形后形成的方波信号，其波形如图5b所示，请画出Uo的波形，并分析图5a所示电路的鉴相原理及输出特性。（8分）Uo0t解：Uo输出波形Uc与Us经异或门输出Uo，当Uo为高电平时，打开与门DG，使时钟脉冲进入计数器，当Uo为低电平时，DG门关断，同时锁存指令，将计数器中所计脉冲数存入锁存器，并将计数器清零，以便进行下一次计数。由锁存器内锁存的脉冲数可计算Uc与Us的相位差j。异或门鉴相时，线性较好，鉴相范围，但要求与的占空比均为1：1，且无法鉴别Uc与Us之间的导前、滞后的关系。3、试画出数控机床位置伺服系统框图，简述其工作原理。（10分）时钟脉冲f0经分频器1，N分频后形成Uc与Us信号，输入感应同步器，作为滑尺励磁电压，此通道为基准分频通道。f0经另一分频器2，N分频后形成基准相位，送入鉴相器。当无指令脉冲时，保持电压UA不变，此路为调相分频通道。当指令脉冲发出一个正或负的脉冲时，UA的相位前移或后移一个，当有个n正向脉冲发出时，UA相位前移，作为指令相位送入鉴相器。同时感应同步器定尺励磁电压经位移量测量，转换为UF的实际相位也送入鉴相器。鉴相器经比较后输出偏差电压，即速度指令，经过放大，送入速度控制单元。速度控制单元驱动电机，带动工作台正向移动一定位移，使UF与UA的相位达到相等时，工作台停止运动，完成一次位置变化。当有负脉冲发出时，工作台负向移动，直到新的指定位置。4、试述图6a所示检波电路的工作原理？电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系，阻值关系如何？写出输出uo与输入us之间的关系式？若Uc与us的波形如图6b所示，请画出在不接电容C的情况下uo的波形及接上电容C后uo的波形。（12分）当Uc=“1”时，V2导通，V1截止，此时Us，UA同时加在N2的反向输入端，当不接电容C时当Uc=“0”时，V1导通，V2截止，UA=0，Us直接加在N2的反向输入端，当不接电容C时图a图b当，时，若Uc=“1”，若Uc=“0”， 图a为不接电容C的情况下uo的波形；图b为接电容C的情况下uo的波形。n/4分频器二分频器 Uxn/2分频器相对相位基准移相脉冲门 Uc Ms去数显电路DFDG1DG3DG2UxUd&SRDC& Fx UdUX&Uc Uj UdDG1Uc Uj DG2DG3DG4DG5FXFXUj Ud RRCCUjUdUcUjUdUc图7a图7b5、根据图7a所示，分析RC回路的作用；根据所给Uj，Ud，Uc波形及导前、滞后关系，画出Uj，Ud，DG1，DG2，Ux，Fx的波形图；分析图7b所示电路结构的工作原理。（14分）答：图中RC回路起到了设置门槛的作用。RC回路起延时作用。使Uj的上升滞后于Uj，Ud的上升滞后于Ud。当Uj与Ud的相位差超过门槛时，有与相位差等宽的Ux脉冲输出；若Uj与Ud相位差很小，在Uj达到开门电压以前，已经翻转，则无法鉴别出Uj与Ud的相位差，无Ux输出。通过RC参数选择，可控制门槛的大小。1、当Uj与Ud无相位差时Ux=“0”， f0经触发器2分频输出，又因为Ux=“0”， DG2输出“1”，打开DG1门，使f0进入n/2分频器，形成Ud输出，输出Uc作为方向参考信号。2、当Uj与Ud有相位差时，Ux=“1”，触发器DF关闭当滞后于时，FX=“0”，则DG2关闭，DG3打开，f0通过DG3去数显电路，显示测量值，而DG1关闭，此时没有脉冲进入n/2分频器，相当于减脉冲，使Ud延后翻转，