内容发布更新时间 : 2024/7/1 18:08:06星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
思考题与习题
3.1 求图3.55所示电路网络的传递函数
RfCR1uiuo
（a）
解：电路绘制成s域形式
RfR1ui1sCuo
∴传递函数为：
Uo?s???Ui?s?Rf?1sC??sRfC?1 R1sR1CCRfR1uiuo
（b）
解：电路绘制成s域形式
1sCRfR1Ui(s)Uo(s)
∴传递函数为：
1
Rf?RCs?1?Uo(s)????Rf?1???Rf1Ui(s)?R1??R1sC1?R1sCL?1?Cs???
R1??uiC1RC2uo
解：电路绘制成s域形式
sLui1sC1R1uosC2
∴传递函数为：
1sC21R?Ls2?C1?C2R?Uo(s)sC2 ???211RL?C1?C2?s?C1C2Ls?RC1C2Ui(s)sL?R?sC1sC2?11sL?R?sC1sC2R?LR2uo
解：电路绘制成s域形式:
uiC1R1C2 2
sLR21uosC2
ui1sC1R1?1?R1?R2??sC2??11R1?R2?Uo(s)sC2sC2 ??1Ui(s)??11R2?R1?R2?sL??sC2sC2?sC1??11R1?R2?sL?sC2sC13.2 求图3.56所示机械平移系统和电路系统的传递函数和系统方程，并画出它们的结构方
框图。
vf1mkvmf2
（a）
解：机械平移系统的微分方程为：
f1??v?t??vm?t???f2?vm?t??k?vm?t?dt?m拉氏变换得：
dvm?t? dtf1??V?s??Vm?s???f2?Vm?s??kVm?s??msVm?s? s∴传递函数为：
Vm?s?f1s ?2V?s?ms??f1?f2?s?k系统方框图：
3
V(s)f1s1ms2Vm(s)(f1+f2)s+k
R1ViCR2LVo
（b）
解：电路绘制成s域形式：
R1Vi(s)1sCR2sLVo(s)
易求传递函数为：
1LsVo(s)R1? Vi(s)(1?1)Ls?1R1R2Vo(s)系统方框图为：
Vi(s)Ls1/R11+R1/R2
思考题与习题
4.1 传感器利用信息变换方式有哪些？试举例说明测量传感器的变换原理。 解：传感器利用信息变换方式有： ⑴ 开关量信号变换 举例：微动开关（接触型）；光电开关（非接触型）。转换成“０”，“１”二值信号输出。 ⑵ 模拟量信号变换 举例：电阻型（电位器、电阻应变片），电压、电流型（热电耦、光电电池、压电开关） 转换成连续变化的模拟量输出。
4
⑶ 数字量信号变换
举例：数字型（计数器、编码器） 转换成数字量输出。
4.2 试问 A/D 转换器常用方式有哪些？试述这些方式 A/D转换器的基本原理。 解：⑴ 逐次逼近式A/D转换器
将输入的模拟信号与不同的参考电压作多次比较使转换的数字量在数值上逐次逼近
输入模拟量对应的值。 ⑵ 双积分型A/D转换器
先用积分器把输入模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把该时间间隔进行量化编码转换成数字量。 ⑶ 并行比较式A/D转换器
根据比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器的输出状态关系。 4.2 试问信号基本转换电路形式有哪些？试述这些形式转换电路的基本原理。 解：信号基本转换电路形式有： ① 分压转换电路 ② 差分转换电路 ③ 非差分桥式转换电路 ④ 调频电路 ⑤ 脉冲调宽电路 基本原理：
① 分压转换电路
将传感器的阻抗变化转换成输出电压的变化。 ② 差分转换电路
利用差分电桥（4个桥臂）上串联阻抗变化转换成输出电压的变化。 ③ 非差分桥式转换电路
原理同②。分为阻抗非差分转换电路、阻容相位电桥、阻感相位电桥。 ④ 调频电路
由传感器电容Ｃ和标准电感Ｌ构成谐振电路并接入振荡器中，振荡器输出信号的频
率f?12?LC。
⑤ 脉冲调宽电路
将传感器的电容Ｃ或电阻Ｒ的变化转换成输出信号Uo脉冲宽度的变化。 4.3 在机电一体化系统中，有哪几种常用的传感器信号放大器？其特点？ 解：
常用的传感器信号放大器有： ① 测量放大器 ② 隔离放大器 ③ 可编程增益放大器 ④ 电荷放大器 其特点：
① 测量放大器
共模抑制比很高，增益高，噪声低，输入阻抗很高，输出阻抗很小。适用于微弱信号放大。
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② 隔离放大器
具有一般测量放大器的特点，但无需提供偏流回路，具有电气隔离性能，保护系统元器件免受高共模电压损坏。 ③ 可编程增益放大器
根据输入信号的强度，改变量程，能保持接收电路输出电平基本恒定或在一个允许的小范围内变化。
④ 电荷放大器
用于压电式传感器的信号调理电路，将压电式传感器产生的电荷转换成电压信号，开环增益很高。
4.4 传感器模拟信号采样中应该注意哪些问题？怎样使传感器与计算机结合使用？ 解：
传感器模拟信号采样中应该注意以下问题：
① 保证A/D转换器的输入信号有足够的信噪比
② Ａ/D转换器的量程要符合所选器件的输入范围要求
③ 采样过程至少fs?2fmax,有时为保证采样精度，取fs??7~10?fmax，对多通道数据采集，fs??7~10?fmaxN。转换速度和精度之间的矛盾及取舍。
④ 孔径误差 ⑤ 系统通过率 ⑥ 转换精度
使传感器与计算机结合使用的方法：
① 对开关型信号没有必要进行数字转换，可直接与计算机相连，用三态门作接口电路，直接与数据总线端口连接。
② 对于脉冲信号也无需进行A/D转换，可直接送入I/O口或中断源输入，计数输入。 ③ 集成多路模拟开关的应用。 4.5 试举例分析传感器的数字接口电路。 解：例如：开关型接口电路，如下图所示。
用三态门作接口电路，直接与 8031 数据总线端口连接。 三态门的控制由 8031 地址总线信号经译码器电路译码选通控制，实现开关信号对 8031数据总线的传送。
每一个接口都有一个编号，称接口地址。译码器输出的三态门控制信号即为接口地址号。 译码器根据接口地址逻辑值设计。例如，设接口地址为 04H，则译码器输出为：
T?AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB0 ?00000100检测输入信号的方法：① 查询；② 中断。
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