《传感器应用技术》项目十一：课题2：信号放大与滤波 45分钟专题训练（原卷版+解析版）

浙江省单独招生考试《传感器应用技术》45分钟专题训练专辑，共36份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固传感器应用技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气自动化专业类高考的学生。 《传感器应用技术》 项目十一： 传感器的信号处理 课题二 信号放大与滤波 时间：45分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题3分，共60分) 在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错选、多选均无分。 1.传感器信号放大电路的第一级通常采用： A. 功率放大器 B. 低噪声放大器 C. 缓冲器 D. 比较器 2.仪表放大器的核心特点是： A. 高输入阻抗 B. 高共模抑制比 C. 低噪声 D. 以上都是 3.下列哪种运放电路适合放大差分信号？ A. 同相放大器 B. 反相放大器 C. 差分放大器 D. 电压跟随器 4.运算放大器的共模抑制比(CMRR)单位是： A. Ohm B. dB C. V/V D. A/V 5.低通滤波器的截止频率是指： A. 信号衰减3dB的频率 B. 信号完全截止的频率 C. 信号衰减50%的频率 D. 信号相位反转的频率 6.有源滤波器相比无源滤波器的主要优点是： A. 可以提供增益 B. 不需要电源 C. 体积更小 D. 成本更低 7.下列哪种滤波器可以消除50Hz工频干扰？ A. 高通滤波器 B. 带阻滤波器 C. 全通滤波器 D. 低通滤波器 8.仪表放大器的增益通常由哪个电阻决定？ A. 输入电阻 B. 反馈电阻 C. 输出电阻 D. 增益电阻 9.传感器信号放大电路中，屏蔽电缆的主要作用是： A. 降低信号幅值 B. 减少电磁干扰 C. 提高信号频率 D. 增加传输距离 10.下列哪种电路可以消除传感器信号的直流偏移？ A. 高通滤波器 B. 低通滤波器 C. 带通滤波器 D. 全通滤波器 11.运算放大器的输入偏置电流会导致： A. 直流偏移误差 B. 增益误差 C. 频率响应变化 D. 相位延迟 12.多级放大器的总噪声系数主要取决于： A. 第一级放大器 B. 最后一级放大器 C. 中间级放大器 D. 所有级相同 13.开关电容滤波器的工作原理基于： A. 电阻电容时间常数 B. 电容的充放电 C. 电感的储能 D. 晶体管的开关 14.下列哪种滤波器幅频特性最陡峭？ A. 巴特沃斯 B. 切比雪夫 C. 贝塞尔 D. 椭圆 15.传感器信号放大电路中，接地环路会引起： A. 共模干扰 B. 差模干扰 C. 高频噪声 D. 直流偏移 16.光电隔离放大器主要用于： A. 提高增益 B. 电气隔离 C. 降低噪声 D. 扩展带宽 17.程控增益放大器(PGA)的优点是： A. 增益可调 B. 自动适应信号 C. 简化设计 D. 以上都是 18.下列哪种方法不能降低1/f噪声？ A. 使用低噪声运放 B. 调制解调技术 C. 增加带宽 D. 降低温度 19.传感器信号的平均滤波可以： A. 提高信噪比 B. 降低分辨率 C. 增加延迟 D. 以上都是 20.锁定放大器用于检测： A. 高频大信号 B. 微弱周期信号 C. 随机噪声 D. 直流信号 二、是非选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 根据题干分析并判断下列各题。正确的填“A”，错误的填“B”。错选、多选或未选均无分。 （ ）1.仪表放大器的共模抑制比越高越好。 （ ）2.所有传感器信号都需要放大处理。 （ ）3.巴特沃斯滤波器具有最平坦的通带响应。 （ ）4.高通滤波器可以完全消除直流偏移。 （ ）5.有源滤波器不需要使用电容。 （ ）6.差分放大可以抑制共模干扰。 （ ）7.增加放大器的带宽总是能改善信号质量。 （ ）8.开关电容滤波器的截止频率可精确控制。 （ ）9.信号平均次数越多，信噪比改善越明显。 （ ）10.锁定放大器通过相干检测提高信噪比。 三、解析题（本大题共2小题，共20分） 1.设计一个热电偶信号调理电路： (1) 热电偶输出信号特点分析； (2) 绘制包含放大和滤波的电路框图； (3) 计算所需放大器增益(热电偶灵敏度40μV/℃，ADC输入范围0-5V，测量范围0-500℃)； (4) 讨论滤波器的设计要点。 2.分析一个称重传感器信号调理系统： (1) 称重传感器输出信号特性； (2) 设计三级信号处理流程(放大、滤波、ADC)； (3) 详细描述抗50Hz工频干扰的措施； (4) 分析系统噪声来源及抑制方法。 3.比较有源滤波器与数字滤波器的： (1) 实现方式差异； (2) 性能参数比较； (3) 设计灵活性比较； (4) 典型应用场景选择。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 浙江省单独招生考试《传感器应用技术》45分钟专题训练专辑，共36份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固传感器应用技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气自动化专业类高考的学生。 《传感器应用技术》 项目十一： 传感器的信号处理 课题二 信号放大与滤波 时间：45分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题3分，共60分) 在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错选、多选均无分。 1.传感器信号放大电路的第一级通常采用： A. 功率放大器 B. 低噪声放大器 C. 缓冲器 D. 比较器 【答案】B 【解析】第一级用低噪声放大器。 2.仪表放大器的核心特点是： A. 高输入阻抗 B. 高共模抑制比 C. 低噪声 D. 以上都是 【答案】D 【解析】仪表放大器具备全部特点。 3.下列哪种运放电路适合放大差分信号？ A. 同相放大器 B. 反相放大器 C. 差分放大器 D. 电压跟随器 【答案】C 【解析】 差分放大器适合差分信号。 4.运算放大器的共模抑制比(CMRR)单位是： A. Ohm B. dB C. V/V D. A/V 【答案】B 5.低通滤波器的截止频率是指： A. 信号衰减3dB的频率 B. 信号完全截止的频率 C. 信号衰减50%的频率 D. 信号相位反转的频率 【答案】A 6.有源滤波器相比无源滤波器的主要优点是： A. 可以提供增益 B. 不需要电源 C. 体积更小 D. 成本更低 【答案】A 【解析】有源滤波器可提供增益。 7.下列哪种滤波器可以消除50Hz工频干扰？ A. 高通滤波器 B. 带阻滤波器 C. 全通滤波器 D. 低通滤波器 【答案】B 【解析】带阻滤波器可消除50Hz。 8.仪表放大器的增益通常由哪个电阻决定？ A. 输入电阻 B. 反馈电阻 C. 输出电阻 D. 增益电阻 【答案】D 9.传感器信号放大电路中，屏蔽电缆的主要作用是： A. 降低信号幅值 B. 减少电磁干扰 C. 提高信号频率 D. 增加传输距离 【答案】B 10.下列哪种电路可以消除传感器信号的直流偏移？ A. 高通滤波器 B. 低通滤波器 C. 带通滤波器 D. 全通滤波器 【答案】A 11.运算放大器的输入偏置电流会导致： A. 直流偏移误差 B. 增益误差 C. 频率响应变化 D. 相位延迟 【答案】A 【解析】 输入偏置电流导致直流偏移。 12.多级放大器的总噪声系数主要取决于： A. 第一级放大器 B. 最后一级放大器 C. 中间级放大器 D. 所有级相同 【答案】A 【解析】总噪声系数主要取决于第一级。 13.开关电容滤波器的工作原理基于： A. 电阻电容时间常数 B. 电容的充放电 C. 电感的储能 D. 晶体管的开关 【答案】B 【解析】基于电容充放电原理 14.下列哪种滤波器幅频特性最陡峭？ A. 巴特沃斯 B. 切比雪夫 C. 贝塞尔 D. 椭圆 【答案】D 15.传感器信号放大电路中，接地环路会引起： A. 共模干扰 B. 差模干扰 C. 高频噪声 D. 直流偏移 【答案】A 16.光电隔离放大器主要用于： A. 提高增益 B. 电气隔离 C. 降低噪声 D. 扩展带宽 【答案】B 17.程控增益放大器(PGA)的优点是： A. 增益可调 B. 自动适应信号 C. 简化设计 D. 以上都是 【答案】D 【解析】PGA具备全部优点。 18.下列哪种方法不能降低1/f噪声？ A. 使用低噪声运放 B. 调制解调技术 C. 增加带宽 D. 降低温度 【答案】C 【解析】增加带宽不能降低1/f噪声。 19.传感器信号的平均滤波可以： A. 提高信噪比 B. 降低分辨率 C. 增加延迟 D. 以上都是 【答案】D 【解析】平均滤波有全部影响。 20.锁定放大器用于检测： A. 高频大信号 B. 微弱周期信号 C. 随机噪声 D. 直流信号 【答案】B 【解析】锁定放大检测微弱周期信号。 二、是非选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 根据题干分析并判断下列各题。正确的填“A”，错误的填“B”。错选、多选或未选均无分。 （ ）1.仪表放大器的共模抑制比越高越好。 【答案】A （ ）2.所有传感器信号都需要放大处理。 【答案】B 【解析】部分信号不需放大。 （ ）3.巴特沃斯滤波器具有最平坦的通带响应。 【答案】A （ ）4.高通滤波器可以完全消除直流偏移。 【答案】A （ ）5.有源滤波器不需要使用电容。 【答案】B 【解析】有源滤波需要电容。 （ ）6.差分放大可以抑制共模干扰。 【答案】A （ ）7.增加放大器的带宽总是能改善信号质量。 【答案】B 【解析】过宽带宽引入噪声。 （ ）8.开关电容滤波器的截止频率可精确控制。 【答案】A （ ）9.信号平均次数越多，信噪比改善越明显。 【答案】A （ ）10.锁定放大器通过相干检测提高信噪比。 【答案】A 三、解析题（本大题共2小题，共20分） 1.设计一个热电偶信号调理电路： (1) 热电偶输出信号特点分析； (2) 绘制包含放大和滤波的电路框图； (3) 计算所需放大器增益(热电偶灵敏度40μV/℃，ADC输入范围0-5V，测量范围0-500℃)； (4) 讨论滤波器的设计要点。 【解析】 热电偶信号特点： 微弱(μV级) 低阻抗 需要冷端补偿 易受干扰 (2) 电路框图： [热电偶]→[冷端补偿]→[低噪声放大]→[滤波]→[ADC] (3) 增益计算： 最大输出=40μV/℃×500℃=20mV ADC范围5V，所需增益=5V/20mV=250倍 (4) 滤波器设计要点： 低通滤波(截止频率略高于信号带宽) 带阻滤波(抑制50/60Hz工频) 高阶滤波提高选择性 考虑相位线性度 2.分析一个称重传感器信号调理系统： (1) 称重传感器输出信号特性； (2) 设计三级信号处理流程(放大、滤波、ADC)； (3) 详细描述抗50Hz工频干扰的措施； (4) 分析系统噪声来源及抑制方法。 【解析】 称重传感器信号特性： 差分输出(毫伏级) 低频信号(<10Hz) 高阻抗 易受机械振动干扰 (2) 三级信号处理： 一级：仪表放大(增益100) 二级：有源低通滤波(截止20Hz) 三级：24位Σ-Δ ADC (3) 抗50Hz干扰措施： 屏蔽双绞线传输 差分放大 50Hz陷波滤波器 数字滤波 (4) 噪声来源及抑制： 热噪声：低噪声设计 1/f噪声：调制解调技术 EMI：良好屏蔽 电源噪声：稳压滤波 3.比较有源滤波器与数字滤波器的： (1) 实现方式差异； (2) 性能参数比较； (3) 设计灵活性比较； (4) 典型应用场景选择。 【解析】 (1) 实现方式： 有源滤波器：模拟电路实现 数字滤波器：算法实现 (2) 性能比较： 有源：受元件精度限制 数字：参数精确可控 (3) 设计灵活性： 有源：修改需改变硬件 数字：软件可编程 (4) 应用场景： 有源：模拟信号预处理 数字：复杂信号处理 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$