天大測(cè)控電路試卷答案

1、試題五答案一、圖1是斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器。圖中N為主放大器，N為調(diào)零放大器，A、A分別為N、N的側(cè)向輸入端，Sa1、Sa2和Sb1、Sb2為模擬開關(guān)，由內(nèi)部或外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。當(dāng)時(shí)鐘為高電平時(shí)，為誤差檢測(cè)和寄存階段，模擬開關(guān)Sa1、Sa2閉合，Sb1、Sb2斷開，N2兩輸入端被短接，只有輸入失調(diào)電壓U0s和共模信號(hào)Uc作用并輸出，由電容C寄存，同時(shí)反饋到N的側(cè)向輸入端A，此時(shí) 所以 式中K運(yùn)算放大器N的開環(huán)放大倍數(shù)；Kc運(yùn)算放大器N的開環(huán)共模放大倍數(shù)；K2運(yùn)算放大器N的側(cè)向端A輸入時(shí)的放大倍數(shù)（K2>> 1 ）。也即C兩端電壓UCUo2（KU0s+KcUc）/K2。 另半周，時(shí)鐘為低

2、電平時(shí)，為校零和放大階段，模擬開關(guān)Sa1、Sa2斷開，Sb1、Sb2閉合，輸入信號(hào)Ui同時(shí)作用到N、N的輸入端。N除輸入U(xiǎn)i、U0s和Uc外，在側(cè)向端A還作用著UC，所以，此時(shí)N的輸出為 由此可見，N的失調(diào)電壓U0s和共模電壓Uc在時(shí)鐘的另半周期全部被消除，達(dá)到穩(wěn)零目的。N的輸出Uo通過(guò)開關(guān)Sb2由電容C寄存，同時(shí)還輸至N的側(cè)向輸入端A進(jìn)行放大，此時(shí)主放大器N的輸出Uo為式中K、Kc分別為運(yùn)算放大器N的開環(huán)放大倍數(shù)和開環(huán)共模放大倍數(shù)；U0s1運(yùn)算放大器N的輸入失調(diào)電壓；K1運(yùn)算放大器N由側(cè)向端A輸入時(shí)的放大倍數(shù)。將UoKUi代入上式，則得上式中的（K+K1K）為整個(gè)放大器的開環(huán)放大倍數(shù)，一般設(shè)

3、計(jì)中可使K1K，K>>1，所以該放大器開環(huán)放大倍數(shù)近似為KK，電路增益大為提高，可達(dá)140160 dB。上式中的（KU0s+KcUc）為輸入失調(diào)電壓和共模信號(hào)產(chǎn)生的誤差項(xiàng)，其中失調(diào)電壓KU0s誤差項(xiàng)可等效為輸入失調(diào)電壓U0s 由上式可見，整個(gè)集成運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓為U0s，相當(dāng)于把N的輸入失調(diào)電壓U0s縮小至1/K，K約100 dB，則U0s可小于1V。共模信號(hào)誤差項(xiàng)KcUc相當(dāng)于輸入端的共模誤差電壓Uc，即所以 因此整個(gè)集成運(yùn)算放大器的共模抑制比CMRR比N的共模抑制比CMRR提高了K2倍。內(nèi)部的箝位電路是用來(lái)防止因強(qiáng)干擾而使輸入阻塞。內(nèi)部調(diào)制補(bǔ)償電路是使放大電路具有較寬的頻響

4、特性。二、調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號(hào)一致。只要能檢出調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。包絡(luò)檢波通過(guò)對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行半波或全波整流實(shí)現(xiàn)，無(wú)法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號(hào)的相位和頻率。為了使檢波電路具有判別信號(hào)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(cè)參數(shù)變化的方向，而且能在一定程度上識(shí)別信號(hào)和干擾，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。從電路結(jié)構(gòu)上看，相敏檢波電路的主要特點(diǎn)是，除了需要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)外，還要輸入一個(gè)參考信號(hào)。有了參考信號(hào)就可以用它來(lái)鑒別輸入信號(hào)的相位和頻率。參考信號(hào)應(yīng)與所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)具有同樣的頻率，采用載波信號(hào)作參考信號(hào)就能滿足這一條件。圖2為一種全波精密檢波電

5、路，可用于包絡(luò)檢波和絕對(duì)值的計(jì)算。圖中N1為反相放大器，N2為跟隨器。us>0時(shí)，VD1、VD4導(dǎo)通，VD2、VD3截止，uo=us；us<0時(shí)，VD2、VD3導(dǎo)通，VD1、VD4截止，取R1=R4，所以。為減小偏置電流影響，取R2=R1R4，R3=R5。三、如果輸入信號(hào)us為與參考信號(hào)uc(或Uc)同頻信號(hào)，但有一定相位差，這時(shí)輸出電壓即輸出信號(hào)隨相位差的余弦而變化，這就是相敏檢波電路的鑒相特性。在用于調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)時(shí)，要求參考信號(hào)uc 的幅值遠(yuǎn)大于調(diào)幅信號(hào)us 的幅值，使開關(guān)器件的通斷完全由參考信號(hào)決定；而在用于調(diào)相信號(hào)的解調(diào)時(shí)常取=。在相加型相敏檢波電路中，作用在兩個(gè)二極管V

6、D1和VD2的電壓分別為U1= Uc+Us和U2 =Uc-Us（這里設(shè)Us1= Us2= Us），如圖所示當(dāng)=，上二式分別可簡(jiǎn)化為，先討論的情形，輸出電壓Us-UsU1UcU212-2_20uo這里k是半波（或全波）整流器的整流系數(shù)。這種鑒相器的特性要比Ucm>>Usm時(shí)要好，因?yàn)檎液瘮?shù)的自變量變化范圍減小了一半。因此，在用作鑒相器時(shí)，常取Ucm=Usm。當(dāng)時(shí)，與相同。四、濾波器的輸出與輸入信號(hào)電壓(或電流)拉氏變換之比稱之為它的傳遞函數(shù)。在單位信號(hào)輸入情況下的輸出信號(hào)隨頻率變化的關(guān)系，稱為濾波器的頻率特性函數(shù)，簡(jiǎn)稱頻率特性。頻率特性是一個(gè)復(fù)函數(shù)，它的幅值稱為幅頻特性，濾波器的頻

7、率選擇特性主要由其幅頻特性決定。頻率特性復(fù)函數(shù)的幅角表示輸出信號(hào)的相位相對(duì)于輸入信號(hào)相位的變化，稱為相頻特性二階模擬濾波器傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式為濾波器的通頻帶，即它具有低通、高通、帶通、帶阻特性由傳遞函數(shù)的分子中的參數(shù)決定。若，為低通濾波器。若，為高通濾波器。若，為帶通濾波器。若，并且則為帶阻濾波器。傳遞函數(shù)分母中，其中為濾波器的固有頻率，為濾波器的阻尼系數(shù)。-101-40-20020=2.5=1.67=1.25=0.8=0.5=0.33=0.2=0.1lg(/0)-6020lgA/dBlg(/0)-20020=0.1=0.2=0.33=0.5=0.8=1.25=1.67=2.5-101-4020lgA/dBlg(/0)-101-60-40-20Q=0.5Q=1Q=2.5Q=5Q=10Q=20Q=40Q=100001-20Q=5Q=2.5Q=1Q=0.1Q=0.2Q=0.5lg(/0)-40-6020lgA/dB0-1五、圖5為雙重積分運(yùn)算電路。圖中式中 s 拉氏變換的變量符號(hào)。由此