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绪论1

第1章 测控电路概述4

1.1 测控系统组成4

1.2 测试系统设计要求6

1.3 测控电路的功用及要求8

1.3.1 测控电路的功能8

1.3.2 测控电路的主要要求9

1.3.3 测控电路的发展趋势11

1.4 测控电路设计及优化13

1.5 部件之间的连接与匹配16

1.5.1 电器性能相互匹配问题16

1.5.2 信号耦合方式和时序配合18

思考与练习19

第2章 传感器与接口电路20

2.1 传感器技术基础20

2.1.1 传感器的分类20

2.1.2 传感器的主要技术特性指标21

2.1.3 传感器的接口电路25

2.1.4 传感器的选择30

2.2 阻性传感器的接口电路31

2.2.1 电压驱动方式31

2.2.2 电流驱动方式34

2.2.3 振荡器驱动方式34

2.3 容性传感器的接口电路35

2.4 电压输出型传感器的接口电路36

2.5 电荷输出型传感器的接口电路36

2.6 电流输出型传感器的接口电路38

2.7 新型传感器的接口电路38

2.7.1 ICP传感器的接口电路38

2.7.2 光纤传感器的接口电路40

2.7.3 数字输出传感器的接口电路40

思考与练习41

第3章 集成运算放大器电路设计42

3.1 运算放大器基本原理和主要性能指标43

3.1.1 集成运算放大器基础43

3.1.2 集成运算放大器的主要参数及分类44

3.2 集成运放的分析方法47

3.2.1 基本分析方法47

3.2.2 典型电路设计48

3.3 测量放大电路设计58

3.3.1 低漂移直流放大器设计58

3.3.2 高输入阻抗放大器和低输入阻抗放大器设计61

3.3.3 仪表放大器64

3.3.4 可编程增益放大电路66

3.3.5 隔离放大电路70

3.3.6 前置放大电路的设计75

3.3.7 锁相放大电路的应用77

本章附录：电阻电容值的E系列值80

思考与练习80

第4章 信号的滤波82

4.1 滤波器的基本知识82

4.1.1 滤波器的分类82

4.1.2 滤波器的主要特性指标85

4.2 滤波器特性的逼近86

4.2.1 巴特沃兹逼近86

4.2.2 切比雪夫逼近87

4.2.3 贝塞尔逼近89

4.3 常用滤波电路结构90

4.3.1 一阶滤波器电路90

4.3.2 二阶滤波器电路94

4.4 有源滤波器的设计97

4.4.1 公式法98

4.4.2 滤波器辅助设计软件102

4.5 集成滤波器106

4.5.1 开关电容滤波器106

4.5.2 状态变量滤波器107

4.6 滤波器设计实例：冲击波超压测试系统抗混叠滤波器设计107

4.6.1 被处理信号的分析107

4.6.2 滤波器的设计110

思考与练习111

第5章 信号运算电路112

5.1 差分运算电路112

5.2 加法运算电路113

5.3 减法运算电路114

5.4 积分、微分运算电路115

5.5 对数、反对数运算电路117

5.6 模拟乘法器组成的运算电路118

5.7 信号运算电路典型应用124

5.8 集成运算放大器的应用技术132

思考与练习134

第6章 信号转换电路136

6.1 采样保持（S/H）电路136

6.2 电压比较电路141

6.2.1 过零比铰器141

6.2.2 单限比较器142

6.2.3 滞回比较器143

6.2.4 双限比较器144

6.2.5 集成电压比较器144

6.2.6 比较器的主要参数145

6.3 电压频率转换电路145

6.4 电压电流转换电路148

6.5 波形变换151

6.6 比较器应用实例：电压比较器LM339的常用方法152

思考与练习154

第7章 信号调制与解调电路155

7.1 调制解调的功用与类型155

7.2 调幅式测量电路156

7.2.1 幅值调制与解调概念156

7.2.2 调幅原理与方法156

7.2.3 调幅波的解调161

7.3 调频式测量电路174

7.3.1 调频原理和方法175

7.3.2 鉴频电路176

7.4 相位调制与解调181

7.4.1 相位调制181

7.4.2 相位调制的解调182

7.5 集成锁相环183

7.6 脉冲宽度调制187

思考与练习189

第8章 振荡电路与信号源191

8.1 振荡电路的作用和分类191

8.2 正弦波振荡电路的基本原理192

8.2.1 RC串并联电路的选频特性193

8.2.2 文氏电桥振荡器194

8.3 非正弦波振荡器的组成195

8.4 晶体振荡器197

8.5 集成波形发生器200

思考与练习205

第9章 执行器件的驱动电路206

9.1 继电器206

9.2 直流电动机212

9.3 无刷直流电动机218

9.4 步进电动机223

思考与练习232

第10章 测控电路的抗干扰措施233

10.1 干扰源简介233

10.1.1 干扰与噪声源234

10.1.2 干扰与噪声的耦合方式234

10.1.3 干扰与噪声抑制的一般措施237

10.2 干扰抑制技术的基础知识237

10.2.1 屏蔽技术237

10.2.2 接地技术239

10.2.3 隔离技术241

10.2.4 布线技术242

10.2.5 灭弧技术243

10.2.6 其他抗干扰技术244

10.3 电源干扰的抑制244

10.3.1 电网干扰抑制技术245

10.3.2 电源稳定净化技术246

10.4 干扰抑制常用方法250

思考与练习252

第11章 测控电路与计算机接口电路254

11.1 串行通信接口254

11.1.1 同步串行通信与异步串行通信的区别254

11.1.2 UART简介255

11.1.3 UART的基本特点255

11.1.4 基于FPGA的UART接口电路256

11.1.5 UART接收发送模块VHDL编程实例257

11.1.6 串行通信接口262

11.2 PCI总线265

11.2.1 PCI总线概述265

11.2.2 PCI内部结构及外围信号265

11.2.3 基于PCI9054从模式的数据采集卡设计与应用266

11.3 USB接口269

11.3.1 USB接口简介269

11.3.2 FT245BM与FPGA的接口设计269

11.3.3 基于PL2303的USB接口设计272

11.3.4 基于CY7C68013的USB接口设计274

11.4 Internet接口278

11.4.1 基本概念278

11.4.2 目前常用的以太网接口芯片278

11.4.3 DM9000A与FPGA的接口279

11.4.4 网络接口常用的调试工具281

11.4.5 基于网络接口的光栅解调仪实例281

11.4.6 UDP与ARP数据包设计282

思考与练习286

第12章 测控电路设计实例287

12.1 瞬态高温测量及校准仪287

12.1.1 蓝宝石光纤瞬态表面高温仪287

12.1.2 瞬态表面温度动态校准仪291

12.2 运动物体速度测试仪295

12.2.1 创伤弹道研究专用激光测速靶295

12.2.2 激光光幕原向反射触发信号源301

12.2.3 定距测速法的应用探索305

12.3 爆炸冲击波超压测试系统312

12.3.1 测试方法313

12.3.2 无线冲击波场超压测试系统原理313

12.3.3 测试电路314

12.3.4 测试结果320

12.4 NDVI测量仪321

12.5 电子磁罗盘定向测试系统323

附录 测控电路设计与应用实验333

参考文献362