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| 內容簡介： |
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《职场新生代实用电子技术问答系列》丛书收集了高年级大学生、研究生在实验和课题研究工作中的电路问题，还包括工作不久的工程技术人员在新产品研发或产品维护中遇到的大量问题，并进行了解答。本选题要是有关测控系统设计、工艺与可靠性的等方面的知识。这些知识的重要性是不言而喻的，实际上，具备测控系统设计、工艺与可靠性的全面知识与足够的开发能力决定了测控系统、仪器仪表等任何一个现代化装置与系统的性能甚至成败。
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| 關於作者： |
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林凌：女 博士 教授 博士生导师1978.9-1982.7在合肥工业大学本科学习，获学士学位。1982.9-1984.8在中国煤炭科学院唐山分院工作，任助理工程师，参加了井下激光定向仪的研制工作。1984.9-1987.6在天津大学攻读硕士研究生。1987.7获硕士学位后留校任教至今。讲授"现代传感技术、"信号与系统两门主课，主持横向合作项目"脉搏式动脉血氧计的开发，参加了天津市科委项目"长时间动态心电监测关键技术的研究。1995.10作为中日交流留学生由国家教委派往日本北海道大学攻读博士学位，1999.12获博士学位后即按计划回国。回国后立即着手指导研究生开展人体组织内光传播的建模与蒙特卡罗法仿真、组织光学特性无损检测、组织化学成分无损检测理论与技术、新生儿脑血氧监护仪等相关研究，已完成3项国家自然科学基金、3项天津市科委基金项目，发表论文300余篇（其中SCI检索100篇、EI检索200篇），申请国家发明专利150多项（其中授权100余项），出版教材和专著22本。
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| 目錄：
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第1章测控系统的基础知识与理论
1．什么是测量？（2）
2．什么是系统误差？（4）
3．什么是随机误差？（6）
4．什么是准确度？什么是精确度？准确度与精确度之间的区别是什么？（7）
5．描述和分析测量精度有哪些术语？（7）
6．什么是传感器的精度、灵敏度与分辨率？它们有何区别？（8）
7．什么是测量的不确定度？（9）
8．什么是随机误差和系统误差？如何抑制它们？（9）
9．什么是自动控制系统?一个典型的自动控制系统是怎样组成的？（12）
10．自动控制系统的基本组成如何？它有哪些类型？（12）
11．自动控制系统的动态指标有哪些？（15）
12．PID控制原理是什么？（15）
13．如何整定PID控制器的参数？（16）
14．增量式光电旋转编码器的工作原理是什么？（17）
15．什么是信噪比？它的单位dB是什么单位，是大好还是小好？（19）
16．什么是噪声系数？什么是灵敏度？它们有何关系？（19）
17．如何测量噪声系数？（21）
18．如何实现步进电动机的闭环控制？（24）
19．什么是保持转矩？（24）
20．什么是共模信号与差模信号？共模干扰是如何产生的？什么是共模抑制比？为什么要
抑制共模信号？（24）
21．共模抑制比120dB与60dB区别大吗？高共模抑制比在测试仪器中有什么作用？（25）
第2章测控系统的传感与执行器件
1．PLC驱动步进电动机有何优势？（27）
2．VMOS管的基本结构及其耐高压的原因是什么？（27）
3．步进电动机的外表温度允许达到多少?（27）
4．步进电动机的细分是不是主要为了提高精度？（27）
5．步进电动机分哪几种?（27）
6．步进电动机驱动电源设计的主要特点是什么？（27）
7．达林顿管的典型应用电路如何？（28）
8．单片机驱动机器人小车运动部分的复合三极管功率驱动电路如何选择？（28）
9．单向晶闸管的导通条件是什么？双向晶闸管与单向晶闸管的主要区别是什么？（29）
10．如何用单片机的端口驱动蜂鸣器？（29）
11．电磁继电器的工作原理和特性是什么？（30）
12．电力晶体管GTR有何特点？（30）
13．功率开关驱动电路中常接有续流二极管，其作用是什么？（30）
14．电路保护经常用什么器件，怎样初选？（30）
15．如何简单地测试继电器？（30）
16．如何简单地测试单向可控硅？（31）
17．固态继电器的基本结构是怎样的？（31）
18．如何简易地实现低压小功率直流电动机调速器？（31）
19．晶体管功率驱动电路中与负载并联的二极管起什么作用?（32）
20．晶闸管导通和关断的条件是什么？（32）
21．什么是晶闸管的开关特性？（32）
22．晶闸管选用时应考虑的因素有哪些？（32）
23．可控硅交流调压器是如何工作的？（32）
24．如何检测可控硅？（33）
25．如何克服两相混合式步进电动机在低速运转时的振动和噪声?（33）
26．如何确定步进电动机驱动器的直流供电电源?（34）
27．什么是GTR？它有何特点？（34）
28．什么是步进电动机？步进电动机的精度为多少，是否有累积误差?（34）
29．什么是电容器的浪涌电压保护？如何选择电容器类型？（34）
30．什么是功率放大电路？什么是推挽式功率放大电路？（34）
31．使用固态继电器时的注意事项有哪些？（35）
32．继电器和模拟开关的不同之处是什么？（35）
33．为什么步进电动机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有
啸叫声?（35）
34．已知某直流电磁阀的驱动电流为6A，用2mA的标准TTL电平实施控制，如何
设计合适的驱动电路？（35）
35．用于功率驱动的功率场效应晶体管有什么特点？（36）
36．与BJT相比，VMOS管突出的优点是什么？（36）
37．在选择功率BJT的参数时应满足哪些条件？（36）
38．对功率集成电路要注意什么？（36）
39．什么是负载开关，为什么需要负载开关？（36）
40．FinFET对动态功耗有何影响？（40）
41．什么是大功率快速软恢复二极管及其模块？它有什么特性及应用？（42）
42．什么是功率MOSFET？其工作原理如何，如何驱动功率场效应晶体管MOSFET？（44）
43．什么是MOSFET？其驱动电路原理怎样？如何应用MOSFET？（52）
44．半桥拓扑结构高端MOSFET驱动方案选择变压器还是硅芯片？（57）
45．高压大电流达林顿晶体管阵列系列性能如何？有何应用？（61）
46．伺服电动机做负载有何优势？（65）
47．如何实现电动机与驱动器的同步测量？（67）
48．如何选择电动机测试时的负载制动器？（69）
49．为什么手机镜头的闭环式电动机内部构造能提高对焦精度与速度？（71）
50．什么是闭环式电动机镜头？它有何特点，又是如何影响对焦速度和成像质量的？（72）
51．如何解决电动机控制器引起的电动机效率和温升问题？（73）
52．如何考量电动机对频繁启动、制动的适应能力？（74）
53．优化电动机控制中IGBT直通电流的关键步骤是什么？（74）
54．采用PLC技术的电动机基本控制电路是怎样工作的？（77）
第3章测控系统的系统设计与应用系统
1．AD转换器与系统连接时应考虑哪些问题？（81）
2．ACDC电源加接保险管时应如何选择？（81）
3．零线与地线的区别是什么？（81）
4．SoC系统的功耗包括哪些？（81）
5．测控仪器电路产生振荡的原因、查找的方法及修正方法是什么?（82）
6．常用的相位补偿技术消振方法有哪些？（82）
7．从反馈的效果来看，为什么说串联负反馈电路中信号源内阻Rs越小越好，而在
并联负反馈电路中Rs越大越有利？（82）
8．当电路出现稳定性问题时应如何排查故障?（82）
9．地线如何设计？（83）
10．电路板上电后芯片过热怎么解决？（83）
11．电路加上电源（如5V）后，电源电压很快被拉低，可能的原因是什么？（83）
12．电路设计中地线有什么要求？（83）
13．电路设计中应该如何处理减小噪声的问题？（83）
14．电路中常会出现故障，一旦出现应如何着手解决？（83）
15．对稳定性而言，线路布局和旁路应注意哪些问题？（84）
16．对于220V供电的系统，是不是就不用在乎功耗问题？（85）
17．多级放大电路的级间耦合方式及其特点如何？（85）
18．多级放大器的总噪声系数主要取决于哪一级放大？（85）
19．反馈校正的原理及特点是什么？（85）
20．放大电路的级数与通频带有何关系？（85）
21．干扰严重时，放大和滤波的顺序如何？（85）
22．如何利用万用表检测较为复杂的集成电路故障？（85）
23．如何进行过电压保护？（86）
24．多个器件应该如何接地？（86）
25．如何设计数字信号光电隔离器驱动电路？（86）
26．何谓接地技术？接地的两个基本要求是什么？（87）
27．级联放大器的噪声特点是什么?（87）
28．集成电路有何检测和使用常识？（87）
29．如何检测集成电路？（88）
30．运放在接好外电路并接通电源后，若出现漂移现象，原因是什么？（89）
31．减少噪声的措施有哪些？（89）
32．什么是去耦电容？（90）
33．去耦电容的功能与旁路电路有什么区别，实际电路中如何选择？（90）
34．如何配置去耦电容？（90）
35．经常看到时钟线数据线地址线上串联一个小电阻，它有什么作用？（90）
36．静电屏蔽的原理是什么?如何选择静电屏蔽材料？（91）
37．两个芯片的引脚之间加上一片电阻是为什么?这个电阻有什么作用?（91）
38．某温度控制装置要求温度上升速度为5℃min，温度控制误差＜0.5℃，该电路的
AD转换器是否可以采用14433组件？（91）
39．哪些模拟电路实现了可编程？（91）
40．排除故障的常用方法哪有几种？它们是怎样进行的？（91）
41．片上系统设计应该考虑什么问题？（92）
42．确定电路各个组成部分的具体设计要求时应注意什么？（92）
43．如果数据采集单元工作的电磁环境很恶劣，如何避免频率混叠现象？（92）
44．如何避免或减少电路发生振荡？（92）
45．如何处理ADC中的模拟地和数字地的引脚？（92）
46．如何防止集成运放通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡？（93）
47．如何分配系统的增益？（93）
48．如何减少测量系统的噪声？（94）
49．如何检查和消除自激振荡？（94）
50．如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？（94）
51．如何降低SoC系统的功耗？（94）
52．如何区分示波器模拟带宽和数字实时带宽？（95）
53．如何确定DSP系统的运算量以选择DSP芯片？（95）
54．如何用ROM实现组合逻辑电路？（96）
55．若干PCB组成系统，各板之间的地线应如何连接？（96）
56．设计电路时电源、地线如何处理？（96）
57．在设计现代测控电路过程中有哪些注意的问题？（96）
58．生物医学信号的检测受到的限制因素有哪些？（96）
59．什么叫耦合？什么叫退耦？（97）
60．什么是测控系统?广义的测控系统包括什么?测控系统应用于哪些方面？（97）
61．测量放大电路的基本要求是什么？（97）
62．什么是隔离放大电路？它应用于何种场合？（97）
63．什么是交流放大器？电路中为什么要采用多级交流放大器？（97）
64．什么是静态调零和动态调零？（98）
65．什么是连续信号控制电路？（98）
66．什么是自激振荡？为什么放大电路以三级最为常见？（98）
67．什么是自上而下的设计方法？（98）
68．有哪些减小电路温漂的方法？（98）
69．为了得到干净的电源，去耦电容是不是越多越好？（99）
70．为什么检测微弱信号的多级放大器中，前置放大器应选用低噪声晶体管、金属膜
电阻等，而在末级放大器中可采用价廉的碳质电阻？（99）
71．为什么经常采用层次式电7
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毋庸置疑，测控电路是工科院校中开设最多的专业课程之一，学习人数众多。其原因在于测控电路在现代生活中的应用到了无所不在的地步：不论是工业、交通运输，还是国防、科研，即使在人们的日常生活中也无处不在，如在冰箱、空调器、自动路灯、电子人体秤、电磁炉、护眼灯中都存在测控电路。可以说，只要用电的地方，就有测控电路的存在。因此，学习并掌握好测控电路，必将在参加工作后能够大展拳脚，建功立业。
但是，测控电路既有很强的理论性，又有很强的实践性。因此，在学习时不仅需要刻苦钻研理论知识，也要努力实践。更为困难的是，测控电路涉及的专业知识面宽，又在迅速发展，这就使得没有哪一本教科书或参考书能够为读者提供足够的知识、经验及解惑释疑。加上测控电路的深度和广度都是超乎一般人的想象：从理论到实践不说，从元器件、单元电路、各种系统到测量仪器的理想特性与实际特性，从模拟仿真到实际测试，从核心器件到辅助器材，从实验电路、原理样机到批量生产的工艺，从现在仍然发挥作用的晶体三极管到新近普及的SoC（片上系统集成电路）等。其中任何一项知识与能力的或缺必将影响一位电子工程师的水准与实力。本丛书书就是为职场新生代迅速成为电子达人而编写的。
作者一直从事测控电路的教学和相关科研工作。在教学过程中，深深感受到实践对学好测控电路的重要性和学以致用在今天的素质教育中的重要性。在引导学生加强实践的同时，收集大量学生在学习测控电路中，特别是在实验中提出的各种各样的问题，也有很多问题是我们课题组的研究生或我们学院的研究生们提出的，还有部分是在网络上BBS中讨论的问题。因此，这些问题的覆盖面广，而且是学生或工作不久的工程技术人员所提出的，这样能够更好地反映学习和应用测控电路中所遇到的问题，针对性更强，对读者的帮助更大。
在这些问题中，有相当数量的问题是由学生自己给出的回答，只要没有错误，我们尽量保留这些问答，觉得学生（或初学者）的自问自答可能更有利于读者明白这些问题。
由于这些问题涉及面广，所以在符号、表达式、电路图等方面就难以统一。例如，在相关课程电路或电路原理中用的符号、表达式与模拟电子技术中用的就不一样，在计算机辅助设计、仿真用的又有不同。本书考虑的是：只要能够准确地表示和表达，就不追究符号、表达式、电路图的统一。也许这样能够更好地帮助读者理解和掌握。
问题的分类也是一个难有统一标准的事情。例如，精密放大器的PCB布局是算放大器的问题还是PCB布局问题，只好根据作者的理解和侧重把这些问题进行分类。再一个让作者棘手的问题是有些问题可以从不同的层面和角度来回答，如果都集中在一个问题里回答，可能这个问题就成为一篇大论文了，让读者读起来感到烦闷、枯燥。而细分开来，又会有一定的重叠。作者倾向于后一种方式，认为读者读起来可能更轻松、信息量也更大一些，看问题的角度也更全面一些。
为了尽可能穷尽目前学习和应用测控电路可能遇到的问题，本丛书将数以万计的问题进行分类，以方便读者的查找和阅读。
本丛书是依靠群众的力量完成的，有近200位本科生、120多位研究生贡献了他们的力量，特别是我们课题组的研究生更是直接参与了本书的整理工作，他们是杨雪、张林娜、张盛昭、刘妍、刘洋、贺建满、焦彬、贺文钦、徐思佳、胡雅佳、王怀乐、李泽云、张启蕊、李淑娟、彭瑶和刘红艳。没有他们的辛勤努力是不可能完成该书编写的，在此谨向他们致以深深的谢意！
编 者
作为《职场新生代实用电子技术问答系列》丛书的第五册―《测控系统设计、工艺与可靠性400问》，主要是有关测控系统的基础知识与理论，测控系统的传感与执行器件，测控系统的系统设计与应用系统，测控系统的工艺性、可靠性与电磁兼容性，测控系统中的电源等方面的知识。这些关于测控系统设计、工艺与可靠性的知识的重要性是不言而喻的，实际上，一个测控系统、仪器仪表的设计、调试、生产和维护都必需具备这些知识。在电子技术上天入地、无所不在的今天，对于一个电子工程师而言，掌握测控系统设计、工艺与可靠性的知识和相应的应用能力，其重要性怎样强调都不过分。虽然职场新生代在校学习期间也已经学习了一些相关的课程，但对这些知识和应用能力还是十分有限的。本分册的目的就是要帮助他们尽快地了解和掌握测控系统设计、工艺与可靠性的实际知识。
本书收集了高年级大学生、研究生在实验和课题研究工作中的测控系统设计、工艺与可靠性问题，还包括最新的测控系统设计、工艺与可靠性的知识，了解这些问题对电子、机电、测控和仪器仪表类专业的大学生掌握测控系统设计、工艺与可靠性的相关理论、提高实践能力有很大的帮助，同时对从事电子领域的工程技术人员也有很高的参考价值。
本书收集的问题可能从不同的角度、层面提出，因而有不少的问题有相当程度的重叠。但回答问题也有多种角度、不同的层面，这样可能更有助于读者理解和体会这些问题和知识。
本书共分5章，严文娟副教授编写了第1章，郑羽副教授编写了第2章，周梅博士编写了第3章，李春婵工程师编写了第4章，刘玉良副教授编写了第5章。全书由林凌教授和李刚教授整理和统稿。
编 者
于北洋园
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