1、 1 测控电路期末考试题 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？ 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。 22121 RuuRuiii ioi 31 RuRu oi 3122 RuRu oo iooi uuuu 221 22 iii uRR RRRuRui 21 1221 1221 RR RRiuR ii 当 21 RR 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 ，
2、RP=20K ，R3=R4=10K， R5=R6=20K，试求该电路的差模增益。 解： RoiP iiio IR uuR uuR uu 1 11122 22)( 12111 iiPio uuRRuu 21212 )( iiiPo uuuRRu uo ui i1 i2 R1 i uo2 2R1 R3 R2 - + + N1 - + + R3 N2 图 1 ui1 ui2 uo1 uo2 R1 RP R2 R3 R4 R6 uo R5 + - + N1 IR - + + N2 - + + N3 图 2 2 1353 1664 2 oooo uRRR uuRRR u 531536426 RR uRu
3、RRuR ooo 43 RR 65 RR )(1()( 1221351235 iiPooo uuR RRRRuuRRu 42)20 22 0 01(1020)1( 213512 Pii od R RRRRuu uk 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
4、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
5、晶体管同时导通，关断，每一组晶3 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， Y1 Y5 应分别选用何种 RC 元件？ 答：此电路为无
6、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） 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 0 B 导前 A 90时， Uo1 输出为 0， Uo2有输出 DG5 DG1 A C A R B Uo1 Uo2 & 1 & DG4 & 1 DG
7、2 DG3 图 4 - + + N Y4 Y1 Y3 Y2 Y5 R ui(t) uo(t) 图 3 4 由此可实现辨向 2、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） CP US 计 数器 锁存器 延时 时钟脉冲 DG2 Uo 锁存指令 清零 UC DG1 = 1 & N 图 5a UC US O O t t 图 5b A B A B A B Uo1 Uo2 5 解： Uo 输出 波形 Uc 与 Us 经异或门输出 Uo，当 Uo 为高电平时，打
8、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 。 异或门鉴相时，线性较好，鉴相范围 0 ，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 A ，送入鉴相
9、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 A 前移或后移一个 N 2 ，当有个 n 正向脉冲发出时， UA 相位前移 Nnn 2 ，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。 Uo 0 t 6 4、试述图 6a 所示检波电路的工
10、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，SA URRU 12，此时 Us， UA 同时加在 N2的反向输入端，当不接电容 C 时 SSSSAO URRRRRRURRURRRRURRURRU )( 3434123434123434 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
11、SO URRU 34当 33 2RR ， 21 RR 时， 若 Uc=“ 1”，SO URRU 342若 Uc=“ 0”，SO URRU 342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。 图 a 图 b 7 5、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
12、。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。 n/4 分频器 二分频器 Ux n/2 分频器 相对相位基准 移相脉冲门 Uc Ms 去数显电路 DF DG1 DG3 DG2 Ux Ud Q & & S R D C & Fx Ud UX & & & & & Uc Uj Ud DG1 Uc Uj DG2 DG3 DG4 DG5 FX FX Uj Ud R R C C Uj Ud Uc Uj Ud Uc 图 7a 图
13、 7b 8 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 j 滞后于 d 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， d 后移。 当 j 导前于 d 时， FX=“ 1”，则 DG2打开， DG1打开， f0 通过 DG2、 DG1进入 n/2分频器，此时 f0 的频率比无相位差时的频率高一倍，则 进入 n/2 分频器的脉冲加倍，相当于加脉冲，使 Ud提前翻转， d 前移，同时 DG3 门打开， f0 经 DG3 门去数显电路，显示测量值。 Uj Uj Ud Uc DG1 DG2 Ux Fx
