Гос. экзамен / ГОС_425 / ГОС / ЭТАЛОННЫЕ Вопросы

13._. Назовите составляющие статических погрешностей АЦП.

13.1. Какова структура и из каких функциональных блоков состоит ИИС?

13.2. Для решения какой задачи измерения используются ИИС мультиплицированной структуры?

13.3. В какой момент в мультиплицированных структурах ИИС производится отсчет значения измеряемой величины?

13.4. В каком случае в ИИС используются многоступенчатые коммутаторы на полупроводниковых приборах?

13.5. Объясните назначение нормирующих усилителей в ИИС.

13.6. Какие усилительные устройства могут быть использованы в ИИС в качестве нормирующих усилителей?

13.7. Какую функцию выполняет в ИИС ЦАП?

13.8. Какие типы АЦП используются в ИИС?

13.9. Объясните принцип работы АЦП поразрядного уравновешивания.

13.10. Назовите составляющие статических погрешностей АЦП.

Контрольное задание № 14 15:00 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать многоточечную ИИС для измерения в 10 точках величины деформации с цифровой обработкой измерительной информации.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы.

14._. Привести структурную схему требуемой ИИС с применением в каждом из каналов вторичного и нормализующего преобразователей сигнала датчика. Пояснить назначение ФБ - функциональных блоков и связей между ними.

14._. Какие накладные датчики обычно используются для измерения малых механических деформаций твердых тел?

14._. Объяснить принцип работы, назвать область применения тензорезистивных датчиков.

14._. Привести схему дифференциального ОУ для усиления сигнала мостового преобразователя с тензорезистивным датчиком.

14._. Как классифицируются ОУ – операционные усилители, используемые в измерительных устройствах?

14._. Какие задачи решаются нормирующими преобразователями в ИИС?

14._. Какую функцию выполняют коммутаторы информационных сигналов в ИИС?

14._. Какие виды коммутаторов используются в ИИС? Какие элементы РЭА применяются для их реализации?

14._. Привести основные характеристики коммутаторов, определяющие передачу информационных сигналов в каналах ИИС без искажений.

14.1. Какова структура и из каких основных функциональных блоков состоит структурная схема ИИС?

14.2. На каких физических эффектах может быть основана работа датчиков деформаций?

14.3. Какие накладные датчики обычно используются для измерения механических деформаций твердых тел?

14.4. Объясните принцип работы, назовите область применения тензорезистивных датчиков.

14.5. Какие схемы включения тензорезистивных датчиков используются в измерительных устройствах?

14.6. Назовите шкалы номинальных величин напряжений, используемых в приборах АСЭТ-Ш.

14.7. Какие типы усилителей постоянного тока используются в измерительных устройствах?

14.8. Какие задачи решаются нормирующими преобразователями в ИИС?

14.9. Какую функцию выполняют коммутаторы в ИИС?

14.10. Какие виды коммутаторов используются в ИИС?

14.11. Какие параметры коммутаторов влияют на передаваемые сигналы?

14.12. Какую функцию выполняет в ИИС АЦП?

14.13. Какие основные типы аналого-цифровых преобразователей используются в ИИС?

Контрольное задание № 15 15:30 Добавить зеленые вопросы !!

Предложить структурную схему САК – системы автоматического контроля поддержания температуры +(27-30)°С в служебном помещении. Стабилизация температуры обеспечивается электронагревающей САУ – системой автоматического управления, которая управляет сигналом САК в диапазоне U=(0-10)В; I=(0-1)А. Блок обработки и индикации системы удален от служебного помещения на расстояние 500 м.

При подготовке и обоснования решения ответьте на следующие вопросы.

15._. Разработать структурную схему требуемой САУ с одним каналом контроля температуры, содержащую: ВП – вторичный преобразователь, ФБП – функциональный блок-приёмник, УС – устройство сравнения, БОС – блок опорного сигнала, УВКИ – устройство выдачи команд и индикации, ЭН – электронагреватель с БУ – блоком управления; пояснить назначение ФБ - функциональных блоков и направленных связей между ними.

15._. Осуществить выбор датчика температуры. Выбор обосновать

15._. Обосновать: месторасположение кабельного КС - канала связи; способ согласования ВП с КС.

15._. Предложить схему включения терморезистивного датчика

15._. Привести схему нормализующего преобразователя с токовым выходом на ОУ. Пояснить работу схемы, представив основные формулы.

15._. Почему необходимо применить КС дуплексного типа?

15._. Предложить схему согласования БУ с ЭН, согласно заданию

15._. Почему БУ не может быть разделён с ЭН посредством КС?

15._. Привести и пояснить временную диаграмму управляющего сигнала САК, как соответствующую временной диаграмме температуры в служебном помещении

15._. Указать основной отличительный признак систем типа ИС и САК. Основное преимущество САК.

15.1. Какова структурная схема мультиплицированной ИИС?

15.2. Какие типы датчиков могут быть использованы

15.3. Из каких основных функциональных блоков состоит ИИС с аналоговой обработкой информации, предназначенная для измерения температуры в 16 точках.

15.4. Каково назначение нормирующего усилителя в ИИС?

15.5. Какие типы электронных усилителей могут быть использованы в качестве нормирующих усилителей?

15.6. В чем преимущества и недостатки коммутаторов, построенных на контактных элементах?

15.7. Какова структурная схема сравнивающего устройства?

15.8. В чем заключается принцип работы сравнивающего устройства?

15.9. Какова простейшая структурная схема генератора линейно-изменяющегося напряжения с токостабилизирующим элементом?

15.10. Какие меры могут быть использованы для повышения линейности выходного напряжения ГЛИН?

Контрольное задание № 16 17:35 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать устройство для измерения температуры в 4-х точках с погрешностью не более 5%, с вводом данных в МПС.

16.1. Термометр сопротивления, нарисуйте электрическую схему включения.

16.2. Какие факторы вносят погрешность в измерение температуры при использовании термометра сопротивления, как их можно уменьшить?

16.3. Привести схему усилителя разности двух сигналов.

16.4. Привести схему включения коммутатора для передачи сигналов с датчиков температуры.

16._. Приведите структурную схему усилителя сигнала с подключенным датчиком температуры, АЦП и МПС, которая имеет ША, ШД и ШУ. Для ввода данных использовать шину ISA.

16._. Напишите программу на Асемблере для ввода информации с 4х датчиков. (По команде IN указывать 4 адреса и вводите.)

16._. Какие управляющие сигналы используются в шине ISA.(Input, Output Read, Input, Output Write)

16.7. Нарисуйте мостовую схему включения терморезистивного датчика.

16.8. Привести схему компенсационного стабилизатора напряжения на ОУ и на транзисторе.

16.9. Что такое коэффициент сглаживания фильтра?

16.10. Как рассчитать погрешность, вносимую коммутатором?

Контрольное задание № 17

Разработать устройство для измерения постоянной магнитной индукции в зазоре электрической машины, если величина зазора 2 мм, а индикация измеряемой величины должна осуществляться аналоговым прибором.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы:

17.1. Какие гальваномагнитные первичные измерительные

преобразователи (ПИП) используются для преобразования магнитной индукции в электрическую величину?

17.2. Какой ПИП целесообразно использовать в данном устройстве? Что он собой представляет?

17.3. Объясните в чем заключается эффект Холла.

17.4. Чему пропорциональна э.д.с. преобразователя Холла?

17.5. Можно ли с помощью преобразователей Холла измерять магнитную индукцию переменного и импульсного магнитных полей?

17.6. Приведите функциональную схему разрабатываемого устройства.

17.7. Приведите схему измерительного усилителя с дифференциальным входом и большим коэффициентом подавления синфазного сигнала на ОУ.

17.8. Какой тип электрического измерительного механизма имеет наивысшую чувствительность и линейную функцию преобразования (линейную шкалу)?

17.9. Какие виды креплений подвижной части используются в электромеханических измерительных механизмах?

17.10. Дайте определение относительной погрешности измерительного прибора.

Контрольное задание № 18

Разработать аналоговое многоканальное устройство для измерения уровня оптически непрозрачной диэлектрической жидкости, если колебания уровня достигают - 900 мм, а рабочая температура жидкости - до 100° С.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы:

18.1. Какой тип первичного измерительного преобразователя (ПИП) целесообразно использовать для измерения уровня оптически непрозрачной диэлектрической жидкости?

18.2. Приведите функциональную схему устройства.

18.3. Приведите электрическую схему цепочного RC - генератора синусоидального напряжения на ОУ с фазосдвигающей цепью.

18.4. Каким образом можно увеличить выходную мощность? Приведите схему усилителя.

18.5. Что вносит наибольшую погрешность в ПИП?

18.6. Какие существуют способы линеаризации характеристики преобразования?

18.7. Приведите одну из схем двухполупериодного выпрямителя среднего значения переменного напряжения с незаземленной нагрузкой в виде магнитоэлектрического микроамперметра.

18.8. За счет чего у выпрямителей переменного напряжения на ОУ достигается уменьшение порогового напряжения?

18.9. Как защитить схему инвертирующего ОУ от перегрузок по входу?

18.10. Приведите упрощенную схему преобразователя напряжения в частоту с использованием ОУ.

Контрольное Задание № 19 23:00 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать многоточечную структуру ИИС для измерения в цифровойформе перемещения, температуры и давления. Расстояние между датчиками и УОИ 500м

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

19.1. Разработать структуру и функциональную схему ИИС, с трантсф преобразователя линейных перемещений и схему его включения.

19._. Раскрыть причину сходства электронных схем преобразователя сигналов с термопары и пьезоэлементов (промежуточный тип датчиков)

19._. В какой форме целесообразно передавать информацию на расстояние по кабелю, в какой форме?

19._. Перечислить функции вторичных преобразователей, необходимых для передачи аналоговых сигналов по общему КС

19._. ПОяснить различия между мультиплексором и аналоговым коммутатором при помощи временных диаграмм выходных сигналов

19._. Симплексный и дуплексный КС

19._. К какому типу относится структура разрабатываемой ИИС

19.2. Что необходимо учесть при выборе частоты питания трансформаторного преобразователя?

19.3. Какие преобразования сигнала с датчиков необходимо осуществить для ввода информации в ЭВМ?

19.4. Пьезоэлемент имеет емкость С и внутреннее сопротивление R_вн . Чему равна постоянная времени пьезопреобразователя?

19.5. Какой интерфейс целесообразно использовать для того, чтобы ИИС можно было подключить к ЭВМ любого типа?

19.6. Какова должна быть минимальная разрядность АЦП в ИИС с микроконтроллерами и после какого функционального элемента он включается в данной системе?

19.7. Чему равно время самого длинного цикла преобразования, если термопара является самым инерционным элементом с постоянной времени τ?

19.8. На какой элементной базе могут быть выполнены коммутаторы?

19.9. Пояснить устройство и принцип действия термопары.

19.10. Чему должен быть равен период дискретизации информационного сигнала, имеющего в составе спектра максимальную частоту F_max?

19.11. Какие особенности будут иметь характеристики нормирующих усилителей для разных измерительных преобразователей?

19.12. Нарисуйте схему включения трансформаторного преобразователя перемещений.

Контрольное задание № 20 24:50 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать многоканальную структуру ИИС для измерения в цифровой форме перемещения, температуры и скорости вращения 3-х независимых входных величин. Погрешность измерения не более 5%. Датчики удалены на расстояние 350м

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

20._. Структурная схема требуемой ИИС

20._. Пояснить принцип действия индуктивного датчика перемещения с подвижным сердечником

20._.Какие датчики используются для измерения температуры до 120гр. С

20._.В каком виде выдает информацию датчик числа оборотов, если объектом вращения является диск с магнитной меткой

20._. Разрядность АЦП, если погрешность 5%. Расчет

20._.Схемы включения ОУ с ОС

20._.АЦП каких типов используются в ИИС (перечислить ВСЕ)

20._. Назовите шкалу номинальных величин напряжений, используемых в приборах АСЭТ-Ш и принятых за стандартные.

20._. Каким уравнением характеризуется коэффициент усиления усилителя, охваченного цепью обратной связи с коэффициентом ОС, равным γ

Контрольное задание № 21 26:30 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать многоканальную структуру ИИС для измерения освещенности в 2х точках результаты записать в цифровой форме (фоторезистивный датчик для измерения освещенности)

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

21.1. Нарисовать мостовую схему включения фоторезистивного датчика

21.2. Какие датчики используются для измерения освещенности

21.3. Что понимается под напряжением смещения нуля ОУ

21.4. Разрядность АЦП, если погрешность 1%

21.5. Симплексный и дуплексный КС

21.6. Какой тип установления соответствия используется в интерфейсе КОП?

21.7. Сколько нужно ячеек памяти для ввода информации об освещенности каждого элемента?

21.8. Какой управляющий сигнал используется в интерфейсе КОП, при формировании адреса функционального блока?

21.9. Какими составляющими определяется быстродействие системы ИИС?

21.10. В чем преимущество сканирующей структуры по сравнению с другими структурами?

Контрольное задание № 22 27:15

Разработать аналоговый электронный конденсаторный частотомер, обеспечивающий измерение частоты до 200кГц с основной погрешностью не превышающей 1,5%.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы:

22.1. В каком диапазоне измерения частот целесообразно использовать электронные конденсаторные частотомеры с указанной в задании погрешностью?

22.2. Какой метод измерения частоты положен в основу принципа действия гетеродинных частотомеров и в каком диапазоне измерения частоты они используются?

22.3. Объясните сущность генераторного метода измерения частоты и приведите структурную схему гетеродинного частотомера.

22.4. Объясните принцип действия конденсаторного частотомера.

22.5. Приведите вариант упрощенной схемы конденсаторного частотомера.

22.6. Предложите схему двухстороннего ограничителя электрического напряжения, выполненного с использованием двух идентичных стабилитронов.

22.7. Какие полупроводниковые компоненты обычно принимаются для коммутации аналоговых электрических сигналов.

22.8. Нарисуйте схему аналогового ключа, выполненного на основе КМОП транзисторов, в котором за счет использования комплементарной пары существенно уменьшена зависимость сопротивления ключа от полярности и значение коммутируемого напряжения (составляет основу современных аналоговых ключей).

Контрольное задание № 23 28:30 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать устройство для измерения перемещения в диапазоне 5мм, погрешность 5%. При помощи индуктивного преобразователя с вводом данных в ЭВМ.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы.

23.1. Индуктивный датчик принцип работы

23.2. Схема включения индуктивного преобразователя с выпрямителем и АЦП к интерфейсу Центроникс

23.3. Разрядность АЦП, если погрешность 5%

23.4. Привести схему детектора выпрямителя

23._. Каким образом датчик для измерения перемещения можно использовать для измерения скорости

23._. Приведите схему разработанного устройства

Контрольное задание № 24

Разработать прецизионный генератор ступенчато нарастающего напряжения для получения семейства статических характеристик полупроводниковых приборов. Генератор должен иметь возможность регулировки высоты ступенек. Максимальное значение выходного напряжения ; погрешность установки амплитуды каждой ступеньки U_вых не хуже 0,1%. Длительность ступенек должна быть равна 0,125 мс. Погрешность задания длительности ступенек не должна превышать 0,1% от номинального значения. Временной интервал между ступенчато нарастающими импульсами не должен превышать 0,10 мс, а длительность фронтов ступенек не должна превышать 5,0 мкс.

Выполните следующие задания и ответьте на следующие вопросы, связанные с решением контрольного задания:

24.1. Дайте определение цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Почему ЦАП считается одним из самых точных элементов цифровой техники?

24.2. Приведите типовую схему генератора прямоугольных импульсов на цифровых микросхемах. Каким образом можно добиться высокой (не хуже 10^-5 %) стабильности частоты следования импульсов такого генератора?

24.3. Какие элементы цифровой техники можно использовать в качестве делителей частоты?

24.4. Приведите схему простейшего преобразователя числа импульсов в код на основе двоичного или двоично-десятичного счетчика импульсов. Чем ограничивается верхняя частота преобразования такого преобразователя?

24.5. Приведите схему простейшего однополярного источника опорного напряжения на основе стабилитрона и операционного усилителя (ОУ). Назовите серии стабилитронов с минимальными температурными коэффициентами напряжения стабилизации и поясните способ получения таких низких коэффициентов. Какое значение тока через стабилитрон считается оптимальным с точки зрения температурной стабильности?

24.6. Какой ОУ целесообразнее всего использовать в схеме опорного напряжения по п.21.5. и почему? Каким образом в этой схеме можно точно установить выходное напряжение, равное 10,24 В?

24.7. Дайте определение аналогового компаратора (порогового устройства). Какие компараторы имеют уровни выходных напряжений, соответствующие ТТЛ, КМОП - логике? Чем определяется скорость переключения (переброса) компаратора?

24.8. Что такое шкала ЦАП? Как связаны в ней между собой значение опорного напряжения, число разрядов преобразования и значение минимального выходного напряжения ЦАП, отличного от нуля?

24.9. Какое количество разрядов преобразования должен иметь ЦАП, чтобы обеспечить погрешность не более 0,1% с учетом погрешности дискретности (дифференциальная нелинейность младшего значащего разряда)?

24.10. Подберите по справочнику ЦАП, необходимый для выполнения контрольного задания.

24.11. Какой ОУ целесообразнее всего использовать в качестве суммирующего на выходе ЦАП в данном случае и почему?

24.12. Приведите типовую схему включения выбранного ЦАП с соответствующим ОУ.

24.13. Приведите блок-схему генератора ступенчато нарастающего напряжения на основе генератора прямоугольных импульсов, счетчика ЦАП, компаратора и источника опорного напряжения.

24.14. Используя справочную литературу нарисуйте схему необходимого генератора.

24.15. Нарисуйте основные временные диаграммы работы устройства.

24.16. Какие из элементов разработанной вами схемы генератора ступенчато нарастающего напряжения ограничивают высшую рабочую частоту (в принципе) и почему?

24.17. Каким образом можно изменять высоту ступенек выходного напряжения устройства?

Контрольное задание № 26 36:35

Разработать устройство для умножения двух положительных десятиразрядных цифровых слов с представлением результата в аналоговой форме. Коэффициент умножения равен 1. Значение выходного аналогового сигнала не превышает 1,0 В. Погрешность преобразования не должна превышать 0,1%. Частота смены цифровых слов до 60 кГц. Устройство должно быть реализовано с минимальными аппаратными затратами на современной элементной базе микроэлектроники.

Выполните следующие задания и ответьте на следующие вопросы, связанные с решением контрольного задания:

26.1. Какие функциональные микроэлементные узлы могут быть использованы для построения множительных устройств и какую погрешность преобразования они могут обеспечить на частоте 60 кГц?

26.2. Какой цифро-аналоговый преобразователь называется множительным?

26.3. Поясните, каким образом производится умножение сигналов множительным ЦАП?

26.4. Какой параметр ЦАП характеризует погрешность умножения опорного напряжения и входного цифрового слова?

26.5. Может ли разрядность ЦАП характеризовать погрешность умножения? Ответ поясните.

26.6. Как изменится характеристика преобразования ЦАП, если в многоразрядном ЦАП не используется два младших разряда (замкнуты на земляную шину)?

26.7. Как изменится характеристика преобразования многоразрядного ЦАП, если в нем не используются два старших разряда (замкнуты на земляную шину)?

26.8. Какой из отечественных интегральных множительных ЦАП может быть использован для построения множительного устройства с погрешностью, не превышающей 0,1%? Ответ поясните.

26.9. Предложите структурную схему множительного устройства, обеспечивающего требуемые параметры. Схему поясните.

26.10. Какой операционный усилитель целесообразно использовать в предложенной структуре множительного устройства на основе ЦАП? Ответ поясните.

26.11. Как определяется суммарная погрешность преобразования такого множительного устройства, если принять, что погрешность, вносимая каждым из операционных усилителей и источником опорного напряжения, равна нулю? Ответ поясните.

26.12. Что ограничивает в принципе скорость изменения входных цифровых слов в множительном устройстве на основе ЦАП?

Контрольное Задание № 27 Добавить зеленые вопросы !! 34:10

Разработать мультиплицированную ИИС для измерения переменного магнитного поля частотой 1 кГц в 6-х точках. Погрешность измерения 2 %. Расстояние между датчиками и УОИ 150м

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

27.1. Начертить обобщенную структуру с общей образцовой величиной (мультиплицированную).

27.2. Какой датчик можно использовать для измерения переменного магнитного поля?

27.3. Какие функции выполняет ЦАП, мультиплексор?

27.4. Какова должна быть разрядность ЦАП для того, чтобы погрешность измерения не превышала 2 %?

27.5. Как при помощи ЦАП генерируется ступенчато нарастающая функция?

27.6. Каким образом можно ввести информацию с этих преобразователей, используя один порт ввода ЭВМ?

27.7. Зависит ли для выбранного датчика выходной сигнал от изменения частоты измеряемого переменного магнитного поля?

27.8. Какой вид имеет сигнала на выходе аналоговой схемы сравнения компаратора, если на один вход подать измеряемое напряжение, а на другой - опорное напряжение, изменяющееся по пилообразному закону?

27.9. Чем определяется быстродействие мультиплицированной структуры?

27._. Привести схему нормализирующего преобразователя с токовым выходом на ОУ.

27._. Поясните работу схемы и представьте формулы.

Контрольное Задание № 28 37:58 Добавить зеленые вопросы !!

Предложите мультиплицированную структуру ИИС для измерения температуры в 16 точках пространства, в которых расположены термопары. Допустимая погрешность измерения 1%. При реализации ИИС использовать ЦАП. Расстояние между датчиками и УОИ 100м

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей:

28.1. Приведите мультиплицированную структуру ИИС и поясните принцип ее работы.

28.2. Какова должна быть разрядность ЦАП при шаге квантования 8мВ и диапазоне 2В ?

28._. Привести электронную схему усилителя информационного сигнала на ОУ

28._. Написать формулу для кфта усиления и входного сопротивления ОУ (инвертирующая схема ОУ)

28._. Почему информационный сигнал с термопары усиливается с помощью дифференциального вторичного преобразователя