测控电路期末考试试题五答案广石化

====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可册11====测控电路期末考试试题五(广石化)试题五答案一、图1是斩波稳零集成运算放大器。图中M为主放大器，叫为调零放大器，ArA?分别为NrN的侧向输入端，S、S和Sh、Sh为模拟开关，由内部或外部时钟驱动。当时钟为高电平时，为误差2 ai a2 bi b2检测和寄存阶段，模拟开关Sai、Sa2闭合，Sbi、Sb2断开，N2两输入端被短接，只有输入失调电压U0s2和共模信号Uc作用并输出，由电容。2寄存，同时反馈到N2的侧向输入端A2，此时U=KU+KU—K'Uo22 0s2c2c2o2所以 U=KU+Kc2U”号U+3U02 1+K210s2 1+K2,cK210s2K21c式中K2——运算放大器N2的开环放大倍数；Kc2——运算放大器叫的开环共模放大倍数；K2——运算放大器N的侧向端A输入时的放大倍数(K2>>1)。2 2 2 2也即C两端电压U=U"(KU+KU)/K,。2 C2 02 20s2c2c2另半周，时钟为低电平时，为校零和放大阶段，模拟开关Sai、Sa2断开，Sbi、Sb2闭合，输入信号Ui同时作用到NrN2的输入端。叫除输入U、U0s2和Uc外，在侧向端人2还作用着UC2,所以，此时N2的输出为U=K(U+U)+KU—KU=K(U+U)+o22i 0s2 c2c2C22i0s2KU—K乂KU+KU),K'=KUc2c2 20s2c2c. 2 2i由此可见，N2的失调电压U0s2和共模电压Uc在时钟的另半周期全部被消除，达到稳零目的。N2的输出U^通过开关Sb2由电容"寄存，同时还输至N1的侧向输入端A1进行放大，此时主放大器N1的输出Uo为Uo=K]U+U0si)+KciUc+K1'Uo2式中KrKci——分别为运算放大器工的开环放大倍数和开环共模放大倍数；U0sl——运算放大器M的输入失调电压；K1——运算放大器N]由侧向端Ai输入时的放大倍数。将Uo2=K2Ui代入上式，则得U=(K+K；K2)U+KU001+KU上式中的(KJK1K2)为整个放大器的开环放大倍数，一般设计中可使K尸K/K2>>1,所以该放大器开环放大倍数近似为KiK2，电路增益大为提高，可达140〜160dB。上式中的(KiU0sl+KciUc)为输入失调电压和共模信号产生的误差项，其中失调电压KiU0sl误差项可等效为输入失调电压U0s-KUUUU= 1-0s1—标 9s—标-0s10s K+K,K 1+KK1 12 2 2源-于-网-络-收-集

====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可册11====由上式可见，整个集成运算放大器的失调电压为U0s，相当于把M的输入失调电压U0sl缩小至1/K②，K约100dB,则U0,可小于1uV。共模信号误差项KU相当于输入端的共模误差电压U；,即2 OS C1C CU'=KC1Uc .上二 UC 二二C K1+K1K2K1K2K2CMRR1CMRR所以 CMRR=K2CMRR1因此整个集成运算放大器的共模抑制比CMRR比M的共模抑制比CMRR1提高了K2倍。内部的箝位电路是用来防止因强干扰而使输入阻塞。内部调制补偿电路是使放大电路具有较宽的频响特性。二、调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。包络检波通过对调幅信号进行半波或全波整流实现，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位和频率。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，需采用相敏检波电路。它不仅能鉴别被测参数变化的方向，而且能在一定程度上识别信号和干扰，具有较强的抗干扰能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了需要解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。参考信号应与所需解调的调幅信号具有同样的频率，采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。图2为一种全波精密检波电路，可用于包络检波和绝对值的计算。图中N1为反相放大器，N2为跟随器。uS>0时，VD1、VD4导通，VD2、VD3截止，uo=us；us<0时，VD2、VD3导通，VD1、VD4截止，取R1=R4,uo=-us，所以uo=^si。为减小偏置电流影响，取R2=R/R4,R3=R5。三、如果输入信号us为与参考信号uc（或Uc）同频信号，但有一定相位差，这时输出电压12冗 Ucos。u=-2―JUcos（3t+9）cos3td（3t）=—sm— 即输出信号随相位差9的余弦而变化，这就是相敏检波电路的鉴相特性。在用于调幅信号的解调时，要求参考信号uc的幅值Ucm远大于调幅信号us的幅值Usm，使开关器件的通断完全由参考信号决定；而在用于调相信号的解调时常取Ucm=Usm。在相加型相敏检波电路中，作用在两个二极管vd1和VD2的电压分别为U1=Uc+Us和U2=Uc-Us（这里设Us1=Us2=Us）,如图所示U =y(U +U cos9)2 + (U sin9)2当Ucm=UsmU = q(U -U cos9)2 + (当Ucm=Usm上二式分别可简化为U1m先讨论0<9<—的情形，输出电压源-于-网-络-收-集====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可册11====4.4 兀4、u=k(U—U)=2kU(cos-sin)=2*2kUsin(—)这里k是半波(或全波)整o 1m2m cm2 2 cm4 2流器的整流系数。这种鉴相器的特性要比Ucm>>Usm时要好，因为正弦函数的自变量变化范围减小了一半。因此，在用作鉴相器时，常取ucm=Usm。当4<0时，与4>0相同。四、滤波器的输出与输入信号电压(或电流)拉氏变换之比称之为它的传递函数。在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系，称为滤波器的频率特性函数，简称频率特性。频率特性H(j3)是一个复函数，它的幅值^(3)=H(j3)1称为幅频特性，滤波器的频率选择特性主要由其幅频特性决定。频率特性复函数H(j3)的幅角表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化，称为相频特性①(3)=arctgH(j3)二阶模拟滤波器传递函数的一般表达式为bs2+bs+bH(s)=-0 12-s2+as+a12滤波器的通频带，即它具有低通、高通、带通、带阻特性由传递函数的分子中的参数决定。若b0=bi=0,为低通滤波器。若bi=b2=0，为高通滤波器。若b0=b2=0，为带通滤波器。若bi=0，并且b2=b0a2则为带阻滤波器。传递函数分母中，a=32,a=a3，其中3为滤波器的固有频率，a为滤波器的阻尼系数。2 0 1 0 0源-于-网-络-收-集====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可册11====2020

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——2-=—k 32sC 2sCU1IIRI—IT-=V—=T 5RsC2 2式中s——拉氏变换的变量符号。由此可得 4=I3(1+2sRC)U.=(I1+13)R=2I3R(1+sRCI=I［1+—］，Uo=-f今+与卜一学］1+士'5 31sRC)oIsCsC)sCIsRC)所以U=--Ui—,即U(t)=_-UU.(t)(dt)2os2R2c2 o