測控電路課后答案ca6

1、第六章 信號轉(zhuǎn)換電路6 1 常用的信號轉(zhuǎn)換電路有哪些種類？試舉例說明其功能。常用的信號轉(zhuǎn)換電路有采樣 /保持（S/H）電路、電壓比較電路、 V （電壓/頻率）轉(zhuǎn)換 器、f/V （頻率/電壓）轉(zhuǎn)換器、V/I（電壓/電流）轉(zhuǎn)換器、l/V（電流/電壓）轉(zhuǎn)換器、A/D （模 /數(shù)）轉(zhuǎn)換器、 D/A（ 數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器等。采樣/保持（S/H）電路具有采集某一瞬間的模擬輸入信號，根據(jù)需要保持并輸出采集 的電壓數(shù)值的功能。 這種電路多用于快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及一切需要對輸入信號瞬時采樣和 存儲的場合， 如自動補償直流放大器的失調(diào)和漂移、 模擬信號的延遲、 瞬態(tài)變量的測量及模 數(shù)轉(zhuǎn)換等。模擬電壓比較電路是用來鑒別

2、和比較兩個模擬輸入電壓大小的電路。比較器的輸出反映兩個輸入量之間相對大小的關(guān)系。 比較器的輸入量是模擬量 , 輸出量是數(shù)字量 , 所以它兼有模 擬電路和數(shù)字電路的某些屬性 , 是模擬電路和數(shù)字電路之間聯(lián)系的橋梁，是重要的接口電路?？捎米麒b零器、整形電路，其中窗口比較電路的用途很廣，如在產(chǎn)品的自動分選、質(zhì)量 鑒別等場合均用到它。V/f（ 電壓 /頻率）轉(zhuǎn)換器能把輸入信號電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號， 廣泛地應(yīng)用于調(diào)頻、 調(diào)相、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電壓表、數(shù)據(jù)測量儀器及遠距離遙測遙控設(shè)備中。f/V （電壓 /頻率）轉(zhuǎn)換器把頻率變化信號線性地轉(zhuǎn)換成電壓變化信號 . 廣泛地應(yīng)用于調(diào)頻、調(diào)相信號的解 調(diào)等。

3、V/I （電壓/電流）轉(zhuǎn)換器的作用是將電壓轉(zhuǎn)換為電流信號。例如，在遠距離監(jiān)控系統(tǒng)中，必須把監(jiān)控電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號進行傳輸， 以減少傳輸導線阻抗對信號的影響。 l/V（ 電 流/電壓）轉(zhuǎn)換器進行電流、電壓信號間的轉(zhuǎn)換。例如，對電流進行數(shù)字測量時，首先需將電 流轉(zhuǎn)換成電壓， 然后再由數(shù)字電壓表進行測量。在用光電池、 光電阻作檢測元件時，由于它 們的輸出電阻很高 , 因此可把他們看作電流源，通常情況下其電流的數(shù)值極小，所以是一種 微電流的測量 . 隨著激光、光纖技術(shù)在精密測量儀器中的普及應(yīng)用，微電流放大器越來越占 有重要的位置。在以微型計算機為核心組成的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)中，必須將傳感器輸出的模

4、擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，為此要使用模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱 A/D轉(zhuǎn)換器或ADC）.相反，經(jīng)計算機處理 后的信號常需反饋給模擬執(zhí)行機構(gòu)如執(zhí)行電動機等，因此還需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（簡稱 D/A 轉(zhuǎn)換器或DAC將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號。62 試述在 S/H 電路中對模擬開關(guān)、存儲電容及運算放大器這三種主要元器件的選擇有什么要求。選擇要求如下：模擬開關(guān)：要求模擬開關(guān)的導通電阻小 ,漏電流小 ,極間電容小和切換速度快。 存儲電容 : 要選用介質(zhì)吸附效應(yīng)小的和泄漏電阻大的電容。運算放大器：選用輸入偏置電流小、帶寬寬及轉(zhuǎn)換速率（上升速率）大的運算放大器； 輸入運放還應(yīng)具有大的輸出電流。6-3為了使NMO場效應(yīng)晶

5、體管工作在飽和區(qū)（或放大區(qū)），請寫出 U、UDs應(yīng)有的極性和 UDs應(yīng)有的大小范圍。u gSLT0， u DS u GS一 Ut6-4試用多路模擬開關(guān)CD4051（參見圖67）設(shè)計一程控放大電路INH A B C圖 X6-16-5試分析圖6-36中各電路的工作原理,并畫出電壓傳輸特性曲線。VS1 VS2-S-R1Ur41_duoR1ui R2Ur +VD2R3uoVsa)b)圖 6-36題6-5圖此電路為一施密特電路比較器輸出的高、低電壓分別為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值UZ、一匕因此運算放大器同相端兩個門限電壓為R2R3R2R3Ui2 Uz3 Ur ,U2UzUrR2 R3R2 R3R2 R3R2 R3當U

6、i Ur時，Vdi導通，運算放大器輸出負向飽和電壓一E, Vd2截止，Uo=0,此時運算放大器同相端門限電壓為：當Ui由大變小并小于 UT時，Uo = Uz.其電壓傳輸特性如圖X6-2所示：a)R2圖 X6-2UoUzUOUt Urb)6-6如果要將420mA的輸入直流電流轉(zhuǎn)換為 010V的輸出直流電壓， 試設(shè)計其轉(zhuǎn)換電路。 該轉(zhuǎn)換電路如圖X6 3所示。根據(jù)圖X6-3電路,有uo (1 R1)iRi 舟Ubr2r2R3rR200C1tilUb1rUiR41+4*MW1i 11+NRi亠 圖X6-3取 R=250Q ,當 i=4mA時，u=1V,當 i =20mA寸，Ui=5M因此要求R3R3-

7、Ub 1,(1) 511R2R2有 R-/ R2=6/5 , U=5/6(V ),取 R=10k, R=12k, R= R2/ R-=5。45k,取 F4=5.6k。6-7如果要求一個D/A轉(zhuǎn)換器能分辨5mV的電壓，設(shè)其滿量程電壓為10V,試問其輸入端數(shù) 字量要多少數(shù)字位當滿量程電壓為 UF =10V時，有：Uf2n5mV2n 2000取n=11,即輸入端數(shù)字量要11位。6-8圖6-25所示為加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器，若取n=8, UR=10V, F=2R,試求Dn =00110011時的值。根據(jù)公式Uo10R12UrR1ndi 2 i1當 Dn=00110011 時,輸出電壓為：2023

8、1 2 40 2 5 0 2 6 1 2 7 1 2 82R1u01.9969 一個6bit的D/A轉(zhuǎn)換器，具有單向電流輸出，當Dn=110100時,i o=5mA試求Dn =110011時的i o值。io k D525D2Dn =110100 時，k 值為:552因此當Dn =110011時,i o為:io 255224214.904 mA6-10 一個6bit逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率為 0。05V,若模擬輸入電壓 Ui =2。2V,試 求其數(shù)字輸出量的數(shù)值。根據(jù)題意可知，2。2V的輸入電壓對應(yīng)的數(shù)字量為101100。611試述雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的操作流程。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器（見圖6-30）的工作過程分為采樣和比較兩個階段.轉(zhuǎn)換前，邏輯控制電路使計數(shù)器全部清零、積分電容C放電至零。采樣脈沖到來時，轉(zhuǎn)換開始，模擬開關(guān)使輸入信號U加到反相積分器輸入端，以Uj /（RC）速率在固定時間T1內(nèi)向電容器充電，使積分器輸出端電壓 UC從0開始增加（極性與U相反），同時啟動計數(shù) 器對時鐘脈沖從零開始計數(shù)。當?shù)竭_預定時間T1時，計數(shù)器的計數(shù)值表示為N,采樣階段結(jié)束。此時計數(shù)器發(fā)出溢出脈沖使計數(shù)器復零，根據(jù)U的極性，電子開關(guān)將與U極性相反的基準電壓 3或-UR加到反相積分器輸入端，積分器對UR或-3以固定速率反向積分，其輸出端電壓從 UC（ T1）向零電