2012重庆大学光电工程学院考研仪器科学与技术专业复习指导

入端产生附加的偏差电压。

反相比例运算电路中反馈的组态是电压并联负反馈。

实现反相比例运算；引入电压并联负反馈；虚地，共模输入电压低；输入电阻不高；输出电阻低。 4.同相比例运算电路

输入电压通过R2接至同相输入端，但是，为保证引入的是负反馈，输出电压通过RF仍接到反相输入端，同时，反相输入端通过R1接地。

同相比例运算电路中反馈的组态为电压串联负反馈，同样可以利用理想运放工作在线性区时的两个特点来分析输出输入关系。

当RF=0或R1=无穷大时，比例系数等于1，此时这种电路的输出电压与输入电压不仅幅值相等，而且相位相同，二者之间是一种跟随关系，所以它又称为电压跟随器。

实现同相比例运算；引入电压串联负反馈；虚短，但不虚地，共模输入电压高；输入电阻高；输出电阻低。 5.差分比例运算电路

两个输入电压U1和U2各自通过电阻R1和R2分别加在集成运放的反相输入端和同相输入端。另外，从输出端通过反馈电阻RF接回到反相输入端。实现差分比例运算；虚短，但不虚地，共模输入电压高；输入电阻不高；输出电阻低；元件对称性要求高。 6.反相输入求和电路

求和电路实际上是在反相比例运算电路的基础上加以扩展而得到的。反相输入求和电路的实质是利用虚地和虚断的特点，通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压的相加。这种反相输入电路的优点是，当改变某一输入回路的电阻时，仅仅改变输出电压与该路输入电压之间的比例关系，对其它各路没有影响，因此调节比较灵活方便。另外，由于“虚地”，因此，加在集成运放输入端的共模电压很小。在实际工作中，反相输入方式的求和电路应用比较广泛。 7.同相输入求和电路

为了实现同相求和，可将各输入电压加在集成运放的同相输入端，但为了引入一个深负反馈，反馈电阻RF仍需接到反相输入端。由于不存在“虚地”现象，集成运放承受的共模输入电压比较高。在实际工作中，同相求和电路的应用不如反相求和电路广泛。

8.积分和微分电路、对数和指数电路、乘法和除法电路，属于了解的内容，大家可以自己看一下，增加模拟电路知识。

本章电路图请参见课本，注意要自己推导一下公式。 第八章 信号处理电路

1.滤波器分类 根据工作信号的频率范围，滤波器主要分为四大类，即低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）。至于具体的各种滤波器，大家下去看看书，了解一下。 2.电压比较器

电压比较器是一种常用的模拟信号处理电路。它将模拟量输入电压与参考电压进行比较，并将比较的结果输出。比较器的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。由于比较器的输出只有高电平或低电平两种状态，所以其中的集成运放常常工作在非线性区。

阈值电压或门限电平：指当输入电压变化到某一个值时，比较器的输出电压由一种状态转换为另一种状态时对应的输入电压。

常用的比较器有过零比较器、单限比较器、滞回比较器和双限比较器等。

过零比较器：阈值电压等于零的比较器称为过零比较器。处于开环工作状态的集成运放是一种最简单的过零比较器。利用稳压管限幅可以控制过零比较器的输出电压。

单限比较器：指只有一个门限电平的比较器，当输入电压等于此门限电平时，输出端的状态即发生跳变。单限比较器可用于检测输入的模拟信号是否达到某一给定的电平。

滞回比较器：单限比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，但存在的主要问题是抗干扰能力差。如果输入电压受到干扰或噪声的影响，在门限电平上下波动，则输出电压将在高、低两个电平之间反复地足迹。为

了克服这个缺点，可以采用具有滞回特性的比较器。滞回比较器又称为施密特触发器。它有两个门限电平。 双限比较器：检测输入模拟信号的电平是否处在两个给定的电平之间，此时要求比较器有两个门限电平。双限比较器的传输特性形状像一个窗孔，所以又称为窗孔比较器。 本章电路图请参见课本，注意要自己推导一下公式。 第九章 波形发生电路 1.产生正弦波振荡的条件

上式可以分别用幅度平衡为相位平衡条件来表示：

幅度平衡条件表示振荡电路已经达到稳幅时的情况。但若要求振荡电路能够自行起振，开始时必须满足

的幅度条件。然后在振荡建立的过程中，随着振幅的增大，由于电路中非线性元件的限制，使

值逐步下降，最后达到 2.正弦波振荡电路的组成

一般来说，正弦波振荡电路应具有以下四个组成部分：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅环节。 其中放大电路和反馈网络构成正反馈系统，共同满足条件

。选频网络的作用是实现单一频率的正

，此时振荡电路处于稳幅振荡状态，输出电压的幅度达到稳定。

弦波振荡。稳幅环节的作用是使振荡幅度达到稳定，通常可以利用放大元件的非线性特性来实现。 如果正弦波振荡电路的选频网络由电阻和电容元件组成，通常称为RC振荡电路；如果选频网络由电感和电容元件组成，称为LC振荡电路。此外，还可以利用石英谐振器来实现选频作用，组成石英晶体振荡器。 3.正弦波振荡电路的分析步骤

一般可以采用以下几个步骤来分析正弦波振荡电路的工作情况：

1. 检查电路是否具有正弦波振荡电路的基本组成部分，并检查其中放大电路的静态工作点是否能保

证电路工作在放大状态。

2. 分析电路是否满足自激振荡条件。在产生正弦波振荡的两个条件中，一般情况下，相位平衡条件

是主要的，幅度平衡条件相对来说比较容易满足。判断相位平衡条件可以采用瞬时极性法，即假设在适当的位置断开反馈回路，加上输入信号，经过放大电路和反馈网络后得到反馈信号，分析反馈信号与输入信号的相位关系，如果二者同相，则满足相位平衡条件。 3. 估算振荡频率和起振条件

振荡频率由相伴平衡条件决定。如果电路在某一个特定的频率时满足相位平衡条件，即

，则该频率即是振荡频率。通常振荡频率的值与选频网络的参数有

关。起振条件由幅度平衡条件决定。

4.RC串并联网络振荡电路 又叫做文氏电桥振荡电路。 （1）振荡频率 （2）起振条件 振荡的幅度平衡条件为

，已经知道当f=f0时，F=1/3，由此可以求得振荡电路的起振条件为Au>3。

已知同相比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为1+Rf/R，为了达到1+Rf/R>3。负反馈去路的参数应满足关系Rf>2R。 （3）振荡电路中的负反馈

RC串并联网络振荡电路中，只要达到Au>3，即可满足产生正弦波振荡的起振条件。如果Au的值过大，由于振荡幅度超出放大电路的线性放大范围而进入非线性区，输出波形将产生明显的失真。另外，放大电路的放大倍数因受环境温度及元件老化等因素影响，也要发生波动。以上情况都将直接影响振荡电路输出波动的质量，因此，通常都要在放大电路中加入负反馈以改善振荡波形。

在实际工作中，希望电路能够根据振荡幅度的大小自动地改变负反馈的强弱，以实现自动稳幅。例如，若振幅幅度增大，要求负反馈系数F随之增大，加强负反馈，限制输出幅度继续增长；反之，若振荡幅度减小，要求负反馈系数F也随之减小，削弱负反馈，避免输出幅度继续减小，甚至无法起振。 振荡频率的调节： RC串并联网络正弦波振荡电路的振荡频率为：

因此，只要改变电阻R或电容C的值，即可调节振荡频率。在RC串并联网络中，利用同轴波段开关换接不同容量的电容对振荡频率进行粗调，利用同轴电位器RW对振荡频率进行细调。采用这种办法可以很方便地在一个比较宽广的范围内对振荡频率进行连续调节。 5.LC正弦波振荡电路

LC振荡电路以电感和电容元件组成选频网络，一般可以产生几十兆赫以上的正弦波信号。

当信号频率很低时，容抗很大，可以认为开路，而感抗很小，则并联阻抗主要取决于电感支路，故阻抗Z呈感性，且频率很低，阻抗值愈小。当频率很高时，感抗很大，可以认为开路，但容抗很小，此时并联阻抗主要取决于电容支路，因此阻抗Z呈容性，且频率愈高，阻抗值也愈小。可以证明，只有在中间某一个频率时，并联阻抗为纯阻性。且等效达到最大值，这个频率称为LC电路的并联谐振频率。 6.石英晶体振荡器

若在石英晶片的两极加上一个交变电压，晶片将会产生机械变形振动。相反，若使晶片发生机械振动，则在晶片的相应方向上将产生一定的交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常微小，只有当外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅才会突然增大，这种现象称为压电谐振。这个特定频率称为晶体的固有频率或谐振频率。 7.非正弦波发生电路

非正弦波发生电路常常用于脉冲和数字系统中作为信号源。常用的非正弦波发生电路有矩形波发生电路、三角波发生电路和锯齿波发生电路等。 矩形波发生电路实际上由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成。实际电路如书上P371所示。其中集成运放和电阻R1、R2组成滞回比较器，电阻R和电容C构成充放电回路，稳压管VDz和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值正负Uz。 三角波发生电路由滞回比较器和积分电路组成。滞回比较器的输出加在积分电路的反相输入端进行积分，而积分电路的输出又接到滞回比较器的同相输入端，控制滞回比较器输出端的状态发生跳变。 锯齿波发生电路是在三角波发生电路的基础上，用二极管VD1、VD2和电位器Rw代替原来的积分电阻，使积分电容的充电和放电回路分开，即成为锯齿波发生电路。

（注意：本章重点是正弦波振荡电路和文氏电桥振荡电路。其余的为了解内容。） 数电 第一章 数制和码制

1.十进制，每一位有0~9十个数码，计数基数为10。二进制，每一位仅有0和1两个可能的数码，计数基数为2。八进制的每一位有0~7八个不同的数码，计数基数为8。十六进制每一位有十六个不同的数码，计数基数为16。本章一个重点就是掌握好各个进制之间的转换，如二-十六进制转换，十六-二进制转换，八-二进制转换，十六-十进制数的转换。

2.原码：符号位为0表示这个数是正数，符号位为1表示这个数是负数，这种形式的数称为原码。反码：二进制负数的反码是指将它的原码的符号位保持不变，其余位0变1，1变0；正数的反码与原码相同。补码：二进制负数的补码等于它的反码加1，正数时补码与原码相同。

3.几种常见的编码

十进制编码：8421码（BCD码），余3码，2421码，5211码等。其中重点掌握8421码。代码中从左到右每一位的1分别表示8，4，2，1，它的每一位的权是固定不变的，属于恒权代码。

格雷码：又称循环码。与普通的二进制代码相比，格雷码的最大优点是编码顺序依次变化时，相邻两个代码之间只有一位发生变化。这样在代码转换的过程中就不会产生过渡噪声。 数电第二章 逻辑代数基础 1.逻辑代数的基本运算

有与，或，非三种。与是只有决定事物结果的全部条件同时具备时，结果才发生。这种因果关系称为逻辑与，或称为逻辑相乘。在决定事物结果的诸条件中只要有任何一个满足，结果就会发生，这种逻辑关系称为逻辑或。只要条件具备了，结果就不会发生，这就是逻辑非。

2.异或：当A，B不同时，输出为1；当A，B相同时，输出为0。同或和异或相反。 3.逻辑代数基本公式

有重叠律，互补律，结合律，分配律，反演律，还原律。具体公式见书上P24。其中著名的德-摩根定理也称为反演律。

3.若干常用公式A+AB=A； A+A’B=A+B；AB+AB’=A；A(A+B)=A；AB+A’C+BC=AB+A’C；A(AB)’=AB’；A’(AB)’=A’这些公式均是常用公式，证明见书上P25，要非常熟悉。 4.逻辑代数的基本定理

1）代入定理 在任何一个包含变量A的逻辑等式中，若以另外一个逻辑式代入式中所有A的位置，则等式仍然成立。这是因为变量A仅有0和1两种可能的状态，所以无论将A=0还是A=1代入逻辑等式，等式都一定成立。而任何一个逻辑式的取值也不外0和1两种，所以用它取代式中的A时，等式自然成立。 2）反演定理 对于任意一个逻辑式Y，若将其中所有的与换成或，或换成与，0换成1，1换成0，原变量换成反变量，反变量换成原变量，则得到的结果就是Y’。这就是反演定理。在使用反演定理时要遵守以下两个规则：仍需要遵守“先括号、然后再乘，最后加”的运算优先次序；不属于单个变量上的反号应保留不变。

3）对偶定理 若两逻辑式相等，则它的对偶式也相等，这就是对偶定理。所谓的对偶式是这样定义的：对于任何一个逻辑式Y，若将其中的与换成或，或换成与，0换成1，1换成0，则得到一个新的逻辑式，这就是它的对偶式。 5.逻辑函数表示方法

逻辑真值表：将输入变量所有的取值下对应的输出值找出来，列成表格，即可得到真值表。

逻辑函数式：将输出与输入之间的逻辑关系写成与、或、非等运算的组合式，即逻辑代数式，就得到了所需的逻辑函数式。

逻辑图：将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系用图形符号表示出来，就可以画出表示函数关系的逻辑图。

波形图：如果将逻辑函数输入变量每一种可能出现的取值与对应的输出值按时间顺序依次排列起来，就得到了表示该逻辑函数的波形图。这种波形图也称为时序图。在逻辑分析仪和一些计算机仿真工具中，经常以这种波形图的形式给出分析结果。此外，也可以通过实验观察这些波形图，以检验实际逻辑电路的功能是否正确。

6. 由真值表写出逻辑函数式的一般方法

1. 找出真值表中使逻辑函数Y=1的那些输入变量取值的组合。

2. 每组输入变量取值的组合对应一个乘积项，其中取值为1的写入原变量，取值为0的写入反变量 3. 将这些乘积项相加，即得Y的逻辑函数式。

7.由逻辑图写出逻辑函数式 从给定的逻辑图转换成对应的逻辑图时，只要从逻辑图的输入端到输出端逐级写出每个图形符号的输出逻辑式，就可以在输出端得到所求的逻辑函数式了。