测控电路（第5版）

前言

第1章绪论1

1.1测控电路的功用1

1.2对测控电路的主要要求与特点2

1.2.1精度高3

1.2.2动态性能好4

1.2.3高的识别和分析能力4

1.2.4可靠性高5

1.2.5经济性好5

1.3测控电路的输入信号与输出信号5

1.3.1模拟信号5

1.3.2数字信号7

1.4测控电路的类型与组成8

1.4.1测控电路的基本组成8

1.4.2控制电路的基本组成9

1.5测控电路的发展趋势11

1.6课程的性质、内容与学习方法12

思考题与习题13

第2章信号放大电路14

2.1运算放大器的误差及其补偿14

2.1.1实际运算放大器及其特性14

2.1.2失调及其补偿15

2.1.3转换速率和最大不失真频率17

2.1.4运算放大器的振荡与相位补偿18

2.2噪声的基础知识21

2.2.1噪声的种类与性质21

2.2.2处理放大器噪声的方法22

2.3典型测量放大电路24

2.3.1测量放大电路的基本要求与

类型24

2.3.2反相放大电路25

2.3.3同相放大电路26

2.3.4基本差动放大电路27

2.3.5高共模抑制比放大电路29

2.3.6低漂移放大电路32

2.3.7高输入阻抗放大电路36

2.3.8电荷放大电路38

2.3.9电流放大电路41

2.3.10电桥放大电路42

2.3.11增益调整放大电路44

2.4隔离放大电路49

2.4.1基本原理50

2.4.2通用隔离放大电路51

2.4.3增益可调隔离放大电路54

2.4.4隔离放大电路应用举例54

思考题与习题55

第3章信号调制解调电路57

3.1调幅式测量电路57

3.1.1调幅原理与方法57

3.1.2包络检波电路62

3.1.3相敏检波电路66

3.2调频式测量电路79

3.2.1调频原理与方法79

3.2.2鉴频电路81

3.3调相式测量电路85

3.3.1调相原理与方法85

3.3.2鉴相电路90

3.4脉冲调制式测量电路93

3.4.1脉冲调制原理与方法93

3.4.2脉冲调制信号的解调95

3.4.3脉冲调制测量电路应用举例95

思考题与习题96

第4章信号分离电路98

4.1滤波器基本知识98

4.1.1滤波器的类型99

4.1.2模拟滤波器的传递函数与频率

特性100

4.1.3基本滤波器103

4.1.4滤波器特性的逼近107

4.2RC滤波电路110

4.2.1一阶滤波电路110

4.2.2压控电压源型滤波电路111

4.2.3无限增益多路反馈型电路113

4.2.4双二阶环电路114

4.2.5有源滤波器设计116

4.3集成有源滤波器120

4.3.1开关电容滤波原理120

4.3.2集成有源滤波芯片介绍121

4.4跟踪滤波器123

4.4.1压控跟踪滤波器123

4.4.2变频跟踪滤波器123

思考题与习题124

第5章信号运算电路126

[1]测控电路第5版[2]5.1比例运算放大电路126

5.1.1同相比例放大电路126

5.1.2反相比例放大电路126

5.1.3差分比例放大电路127

5.2加法/减法运算电路127

5.2.1同相加法运算电路127

5.2.2反相加法运算电路128

5.2.3减法运算电路128

5.3对数、指数和乘、除运算电路129

5.3.1对数运算电路129

5.3.2指数运算电路131

5.3.3基于对数/指数运算的乘法/除法

运算电路132

5.3.4变跨导乘法运算电路135

5.3.5乘方和开方运算电路136

5.3.6集成乘法运算电路138

5.4常用特征值运算电路139

5.4.1绝对值运算电路139

5.4.2峰值检测电路139

5.4.3平均值运算电路141

5.5函数型运算电路141

5.6微分积分运算电路143

5.6.1常用积分电路143

5.6.2常用微分电路144

5.6.3PID运算电路145

5.7过程调节器电路分析148

5.7.1电平移动电路150

5.7.2PD运算电路151

5.7.3PI运算电路152

5.7.4调节器的传递函数153

5.7.5输出电路153

思考题与习题154

第6章信号转换电路159

6.1模拟开关159

6.1.1模拟开关及其主要参数159

6.1.2增强型MOSFET开关电路159

6.1.3集成模拟开关160

6.1.4模拟多路开关电路161

6.2采样保持电路162

6.2.1基本原理162

6.2.2单片集成采样保持电路163

6.3电压比较电路165

6.3.1电平比较器166

6.3.2滞回比较器167

6.3.3窗口比较器168

6.3.4多阈值比较器169

6.4电压频率转换电路170

6.4.1V/f转换器170

6.4.2f/V转换器174

6.5电压电流转换电路177

6.5.1I/V转换器177

6.5.2V/I转换器178

6.6模拟数字转换电路182

6.6.1D-A转换器182

6.6.2A-D转换器185

思考题与习题194

第7章信号细分与辨向电路197

7.1直传式细分电路197

7.1.1四细分辨向电路198

7.1.2电阻链分相细分200

7.1.3微型计算机细分203

7.2平衡补偿式细分208

7.2.1相位跟踪细分209

7.2.2幅值跟踪细分213

7.2.3脉冲调宽型幅值跟踪细分217

7.2.4频率跟踪细分——锁相倍频

细分220

思考题与习题221

第8章连续信号控制电路223

8.1脉宽调制控制电路223

8.1.1脉宽调制控制电路的工作原理223

8.1.2典型脉宽调制电路224

8.1.3脉宽调制功率转换电路229

8.1.4同步式与异步式脉宽调制控制

电路233

8.2导电角控制逆变器235

8.2.1逆变器基本原理235

8.2.2120°导电角控制逆变器236

8.2.3180°导电角控制逆变器238

8.3变频控制电路241

8.3.1基本原理和分类241

8.3.2控制方式和特性243

8.3.3ACAC变频器244

8.3.4ACDCAC变频器245

8.3.5脉宽调制型变频控制电路247

思考题与习题252

第9章逻辑与数字控制电路253

9.1二值逻辑控制与驱动电路253

9.1.1功率开关驱动电路253

9.1.2继电器与电磁阀驱动电路256

9.2异步与步进电动机驱动电路257

9.2.1异步电动机的二值控制电路257

9.2.2步进电动机驱动电路258

9.3可编程逻辑器件260

9.3.1可编程阵列逻辑PAL261

9.3.2通用阵列逻辑GAL263

9.3.3高集成度可编程逻辑器件介绍268

9.4数控机床的位移与速度测控系统269

9.4.1数控立式铣床的基本构成270

9.4.2数控立式铣床的检测装置270

9.4.3数控立式铣床的控制装置270

9.4.4运动的测量与控制电路272

9.4.5数控立式铣床整体运行控制277

思考题与习题277

第10章测控电路设计实例278

10.1动力调谐陀螺仪再平衡回路278

10.1.1再平衡回路结构279

10.1.2再平衡回路方案比较与选择279

10.2系统建模281

10.2.1陀螺模型281

10.2.2解耦网络模型282

10.2.3校正网络设计及系统仿真287

10.3电路设计290

10.3.1预处理电路290

10.3.2校正电路294

10.3.3控制解耦网络295

10.3.4功率放大电路296

10.4测试实验297

10.4.1动力调谐陀螺仪实验测试

平台297

10.4.2陀螺仪漂移测试297

10.4.3陀螺仪高动态测试297

思考题与习题298

参考文献2992100433B

内容包括：测控电路的功用、类型、组成及发展趋势，信号放大器的基础，信号与噪声的分离方法，各种滤波器的设计，信号的运算电路，信号转换电路，信号的细分与辨向电路，连续信号控制电路，逻辑与数字控制电路，以及测控电路设计实例等。

本书为“十五”国家规划教材，主要作为“测控技术与仪器”专业本科生教材，同时可供相关领域工程技术和研究人员及相邻专业研究生参考。与第1版相比更注重共性内容讲解，拓宽适用面。

本书主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路的各个功能块和总体连接，使读者熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务，在电子技术与测量、控制间架起一座桥梁，合理地进行电路总体设计和功能块的选用。

内容包括：测控电路的功用和对它的主要要求，类型、组成和发展趋势；低漂移、高性能测量放大器、隔离和可控放大电路；精密测量中为了将信号与噪声分离、提高信噪比而采用的各种调幅、调频、调相、脉冲调宽和解调电路，以及各种RC有源滤波电路、集成滤波器、跟踪滤波器；为了完成复杂的测量与控制任务而采用的代数、微积分(含PID)、特征值运算电路，以及采样保持、电压与电流、频率转换电路和模拟数字转换电路；增量式数字测量中常用的细分与辨向电路；频率、相位、脉冲参数等电量测试电路；数字和模拟系统中应用的连续信号的脉宽控制和变频控制电路，二值和可编程逻辑控制电路，以及数字控制电路；并通过几个典型的测控系统的剖析，使读者对测控系统整体及测控电路在其中的作用有进一步的了解。全书围绕精度、灵活性、快速响应、可靠性等主要要求对电路进行分析。图书在版编目(CIP)数据

前言

第1章绪论1

1.1测控电路的功用1

1.2对测控电路的主要要求与特点2

1.2.1精度高3

1.2.2动态性能好4

1.2.3高的识别和分析能力4

1.2.4可靠性高5

1.2.5经济性好5

1.3测控电路的输入信号与输出信号5

1.3.1模拟信号5

1.3.2数字信号7

1.4测控电路的类型与组成8

1.4.1测控电路的基本组成8

1.4.2控制电路的基本组成9

1.5测控电路的发展趋势11

1.6课程的性质、内容与学习方法12

思考题与习题13

第2章信号放大电路14

2.1运算放大器的误差及其补偿14

2.1.1实际运算放大器及其特性14

2.1.2失调及其补偿15

2.1.3转换速率和最大不失真频率17

2.1.4运算放大器的振荡与相位补偿18

2.2噪声的基础知识21

2.2.1噪声的种类与性质21

2.2.2处理放大器噪声的方法22

2.3典型测量放大电路24

2.3.1测量放大电路的基本要求与

类型24

2.3.2反相放大电路25

2.3.3同相放大电路26

2.3.4基本差动放大电路27

2.3.5高共模抑制比放大电路29

2.3.6低漂移放大电路32

2.3.7高输入阻抗放大电路36

2.3.8电荷放大电路38

2.3.9电流放大电路41

2.3.10电桥放大电路42

2.3.11增益调整放大电路44

2.4隔离放大电路49

2.4.1基本原理50

2.4.2通用隔离放大电路51

2.4.3增益可调隔离放大电路54

2.4.4隔离放大电路应用举例54

思考题与习题55

第3章信号调制解调电路57

3.1调幅式测量电路57

3.1.1调幅原理与方法57

3.1.2包络检波电路62

3.1.3相敏检波电路66

3.2调频式测量电路79

3.2.1调频原理与方法79

3.2.2鉴频电路81

3.3调相式测量电路85

3.3.1调相原理与方法85

3.3.2鉴相电路90

3.4脉冲调制式测量电路93

3.4.1脉冲调制原理与方法93

3.4.2脉冲调制信号的解调95

3.4.3脉冲调制测量电路应用举例95

思考题与习题96

第4章信号分离电路98

4.1滤波器基本知识98

4.1.1滤波器的类型99

4.1.2模拟滤波器的传递函数与频率

特性100

4.1.3基本滤波器103

4.1.4滤波器特性的逼近107

4.2RC滤波电路110

4.2.1一阶滤波电路110

4.2.2压控电压源型滤波电路111

4.2.3无限增益多路反馈型电路113

4.2.4双二阶环电路114

4.2.5有源滤波器设计116

4.3集成有源滤波器120

4.3.1开关电容滤波原理120

4.3.2集成有源滤波芯片介绍121

4.4跟踪滤波器123

4.4.1压控跟踪滤波器123

4.4.2变频跟踪滤波器123

思考题与习题124

第5章信号运算电路126

[1]测控电路第5版目录[2]5.1比例运算放大电路126

5.1.1同相比例放大电路126

5.1.2反相比例放大电路126

5.1.3差分比例放大电路127

5.2加法/减法运算电路127

5.2.1同相加法运算电路127

5.2.2反相加法运算电路128

5.2.3减法运算电路128

5.3对数、指数和乘、除运算电路129

5.3.1对数运算电路129

5.3.2指数运算电路131

5.3.3基于对数/指数运算的乘法/除法

运算电路132

5.3.4变跨导乘法运算电路135

5.3.5乘方和开方运算电路136

5.3.6集成乘法运算电路138

5.4常用特征值运算电路139

5.4.1绝对值运算电路139

5.4.2峰值检测电路139

5.4.3平均值运算电路141

5.5函数型运算电路141

5.6微分积分运算电路143

5.6.1常用积分电路143

5.6.2常用微分电路144

5.6.3PID运算电路145

5.7过程调节器电路分析148

5.7.1电平移动电路150

5.7.2PD运算电路151

5.7.3PI运算电路152

5.7.4调节器的传递函数153

5.7.5输出电路153

思考题与习题154

第6章信号转换电路159

6.1模拟开关159

6.1.1模拟开关及其主要参数159

6.1.2增强型MOSFET开关电路159

6.1.3集成模拟开关160

6.1.4模拟多路开关电路161

6.2采样保持电路162

6.2.1基本原理162

6.2.2单片集成采样保持电路163

6.3电压比较电路165

6.3.1电平比较器166

6.3.2滞回比较器167

6.3.3窗口比较器168

6.3.4多阈值比较器169

6.4电压频率转换电路170

6.4.1V/f转换器170

6.4.2f/V转换器174

6.5电压电流转换电路177

6.5.1I/V转换器177

6.5.2V/I转换器178

6.6模拟数字转换电路182

6.6.1D-A转换器182

6.6.2A-D转换器185

思考题与习题194

第7章信号细分与辨向电路197

7.1直传式细分电路197

7.1.1四细分辨向电路198

7.1.2电阻链分相细分200

7.1.3微型计算机细分203

7.2平衡补偿式细分208

7.2.1相位跟踪细分209

7.2.2幅值跟踪细分213

7.2.3脉冲调宽型幅值跟踪细分217

7.2.4频率跟踪细分——锁相倍频

细分220

思考题与习题221

第8章连续信号控制电路223

8.1脉宽调制控制电路223

8.1.1脉宽调制控制电路的工作原理223

8.1.2典型脉宽调制电路224

8.1.3脉宽调制功率转换电路229

8.1.4同步式与异步式脉宽调制控制

电路233

8.2导电角控制逆变器235

8.2.1逆变器基本原理235

8.2.2120°导电角控制逆变器236

8.2.3180°导电角控制逆变器238

8.3变频控制电路241

8.3.1基本原理和分类241

8.3.2控制方式和特性243

8.3.3ACAC变频器244

8.3.4ACDCAC变频器245

8.3.5脉宽调制型变频控制电路247

思考题与习题252

第9章逻辑与数字控制电路253

9.1二值逻辑控制与驱动电路253

9.1.1功率开关驱动电路253

9.1.2继电器与电磁阀驱动电路256

9.2异步与步进电动机驱动电路257

9.2.1异步电动机的二值控制电路257

9.2.2步进电动机驱动电路258

9.3可编程逻辑器件260

9.3.1可编程阵列逻辑PAL261

9.3.2通用阵列逻辑GAL263

9.3.3高集成度可编程逻辑器件介绍268

9.4数控机床的位移与速度测控系统269

9.4.1数控立式铣床的基本构成270

9.4.2数控立式铣床的检测装置270

9.4.3数控立式铣床的控制装置270

9.4.4运动的测量与控制电路272

9.4.5数控立式铣床整体运行控制277

思考题与习题277

第10章测控电路设计实例278

10.1动力调谐陀螺仪再平衡回路278

10.1.1再平衡回路结构279

10.1.2再平衡回路方案比较与选择279

10.2系统建模281

10.2.1陀螺模型281

10.2.2解耦网络模型282

10.2.3校正网络设计及系统仿真287

10.3电路设计290

10.3.1预处理电路290

10.3.2校正电路294

10.3.3控制解耦网络295

10.3.4功率放大电路296

10.4测试实验297

10.4.1动力调谐陀螺仪实验测试

平台297

10.4.2陀螺仪漂移测试297

10.4.3陀螺仪高动态测试297

思考题与习题298

参考文献299 2100433B

前言

第一章 绪论

第一节 测控电路的功用

第二节 对测控电路的主要要求

一. 精度高

二. 响应快

三. 转换灵活

四. 可靠性与经济性

第三节 测控电路的输入信号与输出信号

一. 模拟式信号

二. 数字式信号

第四节 测控电路的类型与组成

一. 测量电路的基本组成

二. 控制电路的基本组成

第五节 测控电路的发展趋势

第六节 课程的性质. 内容与学习方法

思考题与习题

第二章 信号放大电路

第一节 测量放大电路

一. 基本要求与类型

二. 稳零放大电路

三. 高输入阻抗放大电路

四. 高共模抑制比较放大电路

五. 电桥放大电路

六. 电荷放大电路

七. 单片集成测量放大器

第二节 增益调整与切换以及线性化电路

一. 增益调整电路

二. 可编程增益放大电路

三. 线性化电路

第三节 隔离放大电路

一. 基本原理

二. 通用隔离放大电路

三. 程控增益隔离放大电路

第四节 功率放大电路

一. 基本电路

二. 组合式功率放大电路

三. 单片集成功率放大器

思考题与习题

第三章 信号调制解调电路

第一节 调制解调的功用与类型

第二节 调幅式测量电路

一. 调幅原理与方法

二. 包络检波电路

三. 相敏检波电路

第三节 调频式测量电路

一. 调频原理与方法

二. 鉴频电路

第四节 调频式测量电路

一. 调频原理与方法

二. 鉴相电路

第五节 脉冲调制式测量电路

一. 脉冲调制原理与方法

二. 脉冲调制信号与方法

三. 脉冲调制测量电路应用举例

思考题与习题

第四章 信号分离电路

第一节 滤波器的基本知识

一. 滤波器的类型

二. 模拟滤波器的传递函数与频率特性

三. 滤波器特性的逼近

第二节 RC有源滤波电路

一. 压控电压源型滤波电路

二. 无限增益多路反馈型滤波电路

三. 双二阶环滤波电路

四. 有源滤波器设计

第三节 集成有源滤波器

一. 开关电容滤波原理

二. 集成有源滤波芯片介绍

第四节 跟踪滤波器

一. 压控跟踪滤波器

二. 变频跟踪滤波器

第五节 数字滤波器简介

一. 数字系统频域分析

二. 数字滤波原理简介

三. 数字滤波器的实现

思考题与习题

第五章 信号运算电路

第一节 加减运算电路

一. 加法运算电路

二. 减法运算电路

第二节 对数. 指数及乘除运算电路

一. 对数运算电路

二. 指数运算电路

三. 乘除和乘方. 开方运算电路

第三节 微分积分运算电路

一. 积分运算电路

二. 微分运算电路

三. PID电路

第四节 常用特征值运算电路

一. 绝对值运算电路

二. 平均值运算电路

三. 峰值运算电路

四. 有效值运算电路

第五节 复杂运算电路

一. 反函数运算电路

二. 任意函数电路

三. 解微分方程运算电路

思考题与习题

第六章 信号转换电路

第一节 采样保持电路

一. 基本原理

二. 模拟开关

三. 采样保持实用电路

第二节 电压比较电路

一. 电平比较电路

二. 滞回比较电路

三. 窗口比较电路

第三节 电压频率转换电路

一. V/f转换器

二. f/V转换器

第四节 电压电流转换电路

一. I/V转换器

二. V/I转换器

第五节 模拟数字转换电路

一. D/A转换器

二. A/D转换器

思考题与习题

第七章 信号细分与辨向电路

第一节 直传式细分电路

一. 四细分辨向电路

二. 电阻链分相细分

三. 微型计算机细分

四. 只读存储器细分

第二节 平衡补偿式细分

一. 相位跟踪细分

二. 幅值跟踪细分

三. 脉冲调宽型幅值跟踪细分

四. 频率跟踪细分——锁相倍频细分

思考题与习题

第八章 逻辑控制电路

第一节 二值可控元件驱动电路

一. 功率开关驱动电路

二. 继电器与电磁阀驱动电路

三. 步进电动机驱动电路

第二节 可编程逻辑器件

一. 可编程阵列逻辑PAL

二. 通用阵列逻辑GAL

思考题与习题

第九章 连续信号控制电路

第一节 导电角控制逆变器

一. 120°导电角控制逆变器

二. 180°导电角控制逆变器

第二节 脉宽调制（PWM）控制电路

一. 脉宽调制控制电路的工作原理

二. 典型脉宽调制电路

三. PWM功率转换电路

四. 同步式与异步式脉宽调制控制电路

第三节 变频控制电路

一. 基本原理和分类

二. 控制方式和特性

三. AC-AC变频器

四. AC-DC-AC变频器

五. 脉宽调制型变频控制电路

第四节 程控电源

一. 程控相控型电源

二. 程控交流稳定电源

思考题与习题

第十章 测控电路中的抗干扰技术

第一节 电磁干扰

一. 干扰与噪声源

二. 干扰与噪声的耦合方式

三. 干扰与噪声抑制的一般措施

第二节 屏蔽. 接地. 隔离. 布线与灭弧技术

一. 屏蔽技术

二. 接地技术

三. 隔离技术

四. 布线技术

五. 灭弧技术

第三节 电源干扰的抑制

一. 电网干扰抑制技术

二. 电源稳定净化技术

思考题与习题

第十一章 典型测控电路分析

第一节 温度测量与控制系统

一. 温度. 压力测控仪

二. 半导体激光电源的温度控制电路

第二节 数控机床的速度. 位移测控系统

一. 速度控制

二. 位置控制

思考题与习题

参考文献2100433B