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目录 1

第一章 概论 1

§1-1 精密仪器电路的内容与功用 1

一、课程的内容 1

二、精密仪器电路的主要功用 1

§1-2 对仪器电路的主要要求 2

§1-3 仪器电路的输入信号 5

一、模拟式信号 5

二、数字式信号 6

§1-4 仪器电路的类型与组成 8

一、模拟式电路的基本组成 8

二、数字式电路的基本组成 9

§1-5 仪器电路的发展趋势 10

§1-6 课程的性质与学习方法 11

第二章 信号放大器 13

§2-1 噪声的基础知识 13

一、噪声的种类与性质 13

（一）等效输入噪声 14

二、处理放大器噪声的方法 14

（三）最小噪声系数和最佳源电阻 15

（二）噪声系数 15

§2-2 分立元件式信号放大器设计 16

一、概述 16

二、信号放大器设计 18

（一）直接耦合的放大器 18

（二）变压器耦合的放大器 20

（三）RC耦合的放大器 20

（一）实际运算放大器及其特性 30

（二）失调及其补偿 30

§2-3 运放式信号放大器设计 30

一、运算放大器的误差及其补偿 30

二、典型放大器的设计 35

（一）反相放大器 35

（二）同相放大器 35

（三）交流放大器 37

（一）差动放大器的原理 39

三、差动放大器 39

（二）增益调整电路 40

（三）高共模抑制比的差动放大器 42

（四）电桥放大器 42

（五）低漂移放大器 44

（六）微电流放大器 46

第三章 调制与解调电路 49

§3-1 概述 49

（一）相乘型调幅方法 50

一、调幅原理 50

§3-2 调幅式测量电路 50

（二）相加型调幅方法 51

二、包络检波电路 52

三、相加型相敏检波电路 56

（一）半波相敏检波电路 57

（二）全波相敏检波电路 59

（三）电路参数选择 60

（四）相敏检波器的鉴相与选频特性 62

（一）开关式方波相乘相敏检波器 64

四、相乘型和开关型相敏检波电路 64

（二）差分式相敏检波电路 66

（三）脉冲控制记忆式相敏检波电路 69

五、相敏检波器的应用 69

六、载波频率的选取 71

§3-3 调频式测量电路 72

一、调频原理与方法 72

二、解调电路 75

三、应用举例 81

§3-4 调相式测量电路 81

一、调相的原理与方法 81

二、鉴相电路 84

§3-5 脉冲调制式测量电路 87

一、脉冲调制原理 87

二、脉冲调制信号的解调 90

三、应用举例 91

（二）环路模型与传递函数 92

（一）组成与功用 92

§3-6 锁相环路 92

一、基本概念 92

二、一阶环路的工作过程 94

（一）一阶环路的相图与捕捉过程 94

（二）频率牵引 95

三、环路的性能分析 96

（一）稳态误差 96

（二）捕捉带 98

（三）暂态误差与噪声对环路的影响 98

四、锁相环路应用举例 99

（四）环路的稳定性 99

五、数字锁相环 101

第四章 信号分离电路 103

§4-1 概述 103

§4-2 模拟滤波器基本知识 103

一、滤波器的类型、特性及基本知识 103

二、二阶有源滤波器与n阶有源滤波器之间的关系 105

三、有源滤波器的传递函数 106

一、有限电压源法 112

§4-3 RC二阶有源滤波器的基本组成方法 112

二、无限增益多路反馈方法 113

§4-4 RC有源滤波器的设计 114

一、滤波器设计应注意的几个问题 114

二、RC有源低通滤波器的快速设计方法 117

（一）压控电压源型低通滤波器的设计 117

（二）无限增益多路反馈低通滤波器的设计 119

（三）双二次型低通滤波器的设计 119

（一）压控电压源高通滤波器 121

三、RC有源高通滤波器的设计 121

（二）无限增益多路反馈高通滤波器 122

（三）双二次高通滤波器 123

四、模拟带通滤波器的设计 124

（一）压控电压源二阶带通滤波器 125

（二）无限增益多路反馈带通滤波器 126

（三）双二次带通滤波器 127

五、模拟带阻滤波器的设计 128

（二）双二次带阻滤波器 129

（一）压控电压源带阻滤波器 129

§4-5 跟踪滤波器 130

一、压控跟踪滤波器 130

二、变频型跟踪滤波器 131

§4-6 谐波分解电路 132

附录A、B 134

第五章 运算电路 137

§5-1 概述 137

§5-2 线性加减运算电路 138

一、工作原理 138

二、运算误差 139

§5-3 乘除及对数、指数运算电路 144

一、对数运算电路 144

二、指数运算电路 147

三、乘除和乘方、开方运算电路 148

（一）对数式乘除运算电路 148

（二）跨导乘法器 149

（四）其它原理的乘除、平方、开方电路 150

（三）参数控制式乘除运算电路 150

§5-4 微分和积分运算电路 152

一、积分电路 152

（一）工作原理 152

（二）运算误差 152

（三）具有特殊性能的积分电路 155

二、微分电路 158

一、绝对值运算电路 159

二、平均值运算电路 159

§5-5 绝对值、平均值、峰值、有效值运算电路 159

三、峰值运算电路 160

四、有效值运算电路 164

§5-6 复杂运算电路 165

一、函数转换电路 166

二、求反函数的方法 169

三、解微分方程 170

第六章 数模与模数转换电路 173

§6-1 模拟信号的数字化 173

一、采样定理 173

二、信号的量化 174

§6-2 采样保持电路 175

一、采样保持电路的原理 175

二、附加缓冲放大器 176

三、减小漏电流产生的误差 176

§6-3 数模转换器 178

一、权电阻网络D/A转换器 178

（一）电压相加型 178

二、梯形电阻网络D/A转换器 180

（二）电流相加型 180

三、实际D/A转换器 181

（一）典型单片集成D/A转换器 182

（二）双极性输出的D/A转换器 183

四、D/A转换器与微处理器接口 186

§6-4 模数转换器 188

一、A/D转换器的原理 188

（一）单积分式A/D转换器 188

（二）双积分式A/D转换器 189

（三）电压—频率变换式A/D转换器 191

（四）逐次比较式A/D转换器 192

（五）跟踪比较式A/D转换器 193

（六）直接比较式A/D转换器 194

二、实际A/D转换器 196

（一）逐次比较式A/D转换器 196

（二）双积分型实际A/D转换器 197

三、A/D转换器与CPU的接口 202

（一）逐次比较式A/D转换 203

四、用软件方法实现A/D转换 203

（二）双积分式A/D转换 205

第七章 细分与辨向电路 206

§7-1 直传式细分电路 206

一、位置直接细分 207

二、电阻链分相细分 208

三、电平切割细分 212

四、门电路细分 214

五、脉冲填充法细分 216

§7-2 平衡补偿式细分电路 218

一、相位跟踪细分 219

二、幅值跟踪细分 223

三、脉冲调宽型幅值跟踪细分 227

四、频率跟踪细分——锁相倍频细分 234

五、微型计算机细分 236

§7-3 辨向电路 238

一、辨向电路举例 238

二、符号显示和加减计数控制电路 241

第八章 脉冲当量变换与计数电路 243

§8-1 脉冲当量变换电路的功用 243

§8-2 脉冲当量变换的常用电路 244

一、分频器与倍频器 244

二、乘法器 246

三、脉冲删增电路 250

四、乘系数电路 251

§8-3 计数电路 256

一、计数器的类型与选用 256

五、计算机换算 256

二、任意进制计数器的构成 259

第九章 线性化、量程自动转换、调零及定标电路 263

§9-1 线性化电路 263

一、折线逼近法 263

（一）串联法 263

（二）非线性反馈法 265

二、多项式逼近法 268

（一）并联法 268

（二）串联法 269

三、用微处理机线性化原理 270

§9-2 自动调零与定标电路 272

一、自动调零电路 272

二、自动定标电路 273

§9-3 量程自动转换 274

一、量程自动转换的原理 274

二、模拟比较法自动转换电路 275

三、数字判别法转换电路 278

四、微处理机控制的量程自动转换 279

§10-1 概述 280

第十章 直流电源稳定技术 280

§10-2 稳定电源调节原理 281

一、稳定电源的调整方式 281

二、源效应与负载效应 281

§10-3 高性能指标的获得 284

§10-4 基准电压源 285

一、干电池与标准电池 285

四、集成带隙基准源 286

三、链接场效应管 286

二、硅稳压管 286

§10-5 晶体管精密稳压电源 287

一、晶体管精密稳定电源的特点 288

二、晶体管精密稳定电源举例 288

§10-6 运算放大器型稳定电源 290

一、运算放大器型稳定电源的特点 290

二、运放型稳定电源举例 290

§10-7 集成稳压器 292

一、集成稳压器的优点 292

二、集成稳压器稳定电源举例 293

第十一章 抗干扰技术 296

§11-1 干扰与抑制 296

一、干扰与噪声 296

二、噪声源 296

三、噪声耦合方式 297

四、干扰形态 299

§11-2 接地技术 301

一、精密仪器的接地系统 301

二、精密仪器的浮地系统 301

三、精密仪器的接地方式 302

四、印刷电路板地线的合理布置 307

§11-3 屏蔽技术 307

一、屏蔽的意义 308

二、屏蔽的原理 308

三、屏蔽结构型式与材料 311

§11-4 其它抗干扰方法 312

一、平衡技术 312

二、隔离技术 313

四、电路的合理布局 315

三、去耦与滤波 315

第十二章 典型仪器电路分析 317

§12-1 轮廓仪 317

一、工件表面粗糙度及其表征参数 317

二、泰勒塞夫5型轮廓仪的组成 320

三、测量放大电路 322

（一）基本原理 324

六、Rz、Rp、Ry计算电路 324

（二）λa计算电路 324

（一）△a计算电路 324

五、△a与λa计算电路 324

四、Ra计算电路 324

（二）峰（谷）值分隔电路 327

（三）最大五峰（谷）选择电路 327

七、HSC与tp计算电路 331

八、微型计算机的应用 331

§12-2 传动链测试仪 332

一、工作原理 332

二、光电转换与放大电路 334

三、开门与关门脉冲形成电路 335

四、相位计 337

五、数模转换电路 338

一、模拟式频谱分析仪的工作原理 340

（一）顺序滤波法 341

（二）并行滤波法 341

（三）扫描滤波法 342

（四）外差法 342

（五）时间压缩法 343

二、外差式频谱分析仪典型电路分析 344

（一）原理框图 344

（二）电路原理 344

§12-3 频谱分析仪 348

三、频谱分析仪的应用 351

§12-4 激光干涉仪 351

一、双频激光干涉仪的工作原理 351

二、相减电路 353

三、脉冲当量变换电路 354