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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、B134

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