测控系统原理第7章习题解答

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1、第7章习题解答1、电路输入阻抗高，是否容易接收高频噪声干扰?为什么?答：电路输入阻抗高，是容易接收高频噪声干扰。因为电路所接收的高频噪声干扰的电压与噪声干扰的频率成正比，与电路的输入阻抗成正比。2、接地方式有几种?各适用于什么情况?答：接地方式有单点接地（串联单点接地和并联单点接地）和多点接地两种方式。单点接地主要用于低频系统，不能用于高频信号系统。因为这种接地系统中地线一般都比较长，在高频情况下，地线的等效电感和各个地线之间杂散电容耦合的影响是不容忽视的。当地线的长度等于信号波长(光速与信号频率之比)的奇数倍时，地线呈现极高阻抗，变成一个发射天线，将对邻近电路产生严

2、重的辐射干扰。多点接地方式多用于高频系统。多点接地不能用在低频系统中，因为各个电路的地电流流过地线汇流排的电阻会产生公共阻抗耦合噪声。3、信号传输线屏蔽层接地点应怎样选择?答：当放大器接地而信号源浮地时，屏蔽层的接地点应选在放大器的低输入端，此时出现在放大器输入端之间的噪声电压几乎为零。当信号源接地而放大器浮地时，信号传输线的屏蔽应接到信号源的低端，此时出现在放大器输入端之间的噪声电压几乎为零。4、何谓“接地环路”?它有什么危害?应怎样避免?答：当信号源和系统地都接大地时，两者之间构成的环路称为接地环路，如下图所示,通常信号源和系统之间的距离可达数米至数十米，由于大地

3、电阻和地电流的影响，将使这两个接地点之间存在电位差——地电压。由等效电路下图（b）可见，地电压在系统的两输入端将形成干扰电压，而且大小几乎接近，因此其影响不可忽略。为了避免形成接地环路产生干扰，应改为一点接地，并保持信号源与地隔离，如上图（a）所示。图中Rsg为信号源对地的漏电阻，由等效电路上图（b）可见，由于Rsg非常大，地电压在系统的两输入端将形成干扰电压将远远小于，比信号源接地时的干扰电压大有改善。此外，也可采用隔离变压器、纵向扼流圈、光电耦合器来切断接地环路。5、屏蔽有哪几种类型?屏蔽结构有哪几种形式?答：屏蔽有三种类型：静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽。静电屏蔽是

4、，用一个金属屏蔽盒罩住被干扰的电路（或干扰源），且将金属盒接地，以消除外部的静电干扰（或抑制干扰源对外部的干扰）。电磁屏蔽是，用低内阻的金属材料制成屏蔽罩罩住被干扰的电路，外部高频电磁场在导电性能良好的金属屏蔽罩内产生涡电流，该涡电流产生的反磁场可抵消高频干扰磁场，从而达到电磁屏蔽的目的。磁屏蔽是，用高导磁材料(例如玻莫合金)制成屏蔽罩，使低频磁场干扰的磁力线大部分在屏蔽罩内构成回路，泄漏到屏蔽罩外的干扰磁通就很少，从而达到抑制低频磁场干扰的目的。屏蔽结构形式主要有屏蔽罩、屏蔽栅网、屏蔽铜箔、隔离仓和导电涂料等。6、为什么长线传输大都采用双绞线传输?答：在远距离信号传

5、输的情况下，如果采取单线传输单端对地输入的方式，那么传输线上的感应干扰电压Un和地电压Um都会与被测信号Us相串联，形成差模干扰。为了避免这种后果，通常远距离信号传输采取双线传输双端差动输入的方式，而且为了实现双线平衡传输，通常采用双绞线。由于双线绞合较紧，各方面处于基本相同的条件，因此有很好的平衡特性。而且双绞线对电感耦合噪声有很好的抑制作用。7、为什么光电耦合器具有很强的抗干扰能力?采用光电耦合器时，输入和输出部分能否共用电源?为什么?答：光耦合器由一只发光二极管和一只光电晶体管装在同一密封管壳内构成。发光二极管把电信号转换为光信号，光电晶体管把光信号再转换为电信

6、号，这种“电—光—电”转换在完全密封条件下进行，不会受到外界光的影响。由于信号传递是靠光传递，切断了两个电路之间电的联系，因此两电路之间的地电位差就再不会形成干扰了。光电耦合器的数字电路光耦合器的输入阻抗很低，一般在100Ω～1000Ω之间，而干扰源的内阻一般很大，通常为Ω。根据分压原理可知，这时能馈送到光电耦合器输入端的噪声自然很小。即使有时干扰电压的幅度较大，但所能提供的能量很小，只能形成微弱的电流。而光耦合器的发光二极管只有通过一定强度的电流才能发光，光电晶体管也只在一定光强下才能工作，因此，即使电压幅值很高的干扰，由于没有足够的能量而不能使二极管发光，从而被抑

7、制掉。光耦合器的输入端与输出端的寄生电容极小，一般仅为0.5～2PF，而绝缘电阻又非常大，通常为Ω，因此光耦合器一边的各种干扰噪声都很难通过光耦合器馈送到另一边去。8、什么叫“共地”?什么叫“浮地”?各有何优缺点?答：如果系统地与大地绝缘，则该系统称为浮地系统。浮地系统的系统地不一定是零电位。如果把系统地与大地相连，则该系统称为共地系统，共地系统的系统地与大地电位相同。这里所说的“大地”就是指地球。常用的工业电子控制装置宜采用共地系统，它有利于信号线的屏蔽处理，机壳接地可以免除操作人员的触电危险。浮地的优点是明显地加大系统的信号放大器公共线与地(或外