第六章 测量电路-2010

1、第六章第六章 测量电路测量电路内内 容容l电桥电桥l放大电路放大电路l滤波电路滤波电路l调制解调调制解调l数码管数码管l1.传感器输出的信号很传感器输出的信号很微弱微弱，大多数不能直接，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。步放大，有的还要进行阻抗变换。l2.有些传感器输出的是有些传感器输出的是电参量电参量，需要转换成电，需要转换成电信号才能进行处理。信号才能进行处理。测量电路的作用？（测量电路的作用？（1 1）测量电路的作用？（测量电路的作用？（2 2）l3.有些传感器输出的是电信号，但信号中混杂有些传感器

2、输出的是电信号，但信号中混杂有有干扰噪声干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。，需要去掉噪声，提高信噪比。l4.某些场合，为便于信号的某些场合，为便于信号的远距离传输远距离传输，需要，需要对传感器测量信号进行对传感器测量信号进行调制解调调制解调处理。处理。电电 桥桥l电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到广泛于它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源，而且可以使应用。电桥电路不仅可以使用直流电源，而且可以使用交流电源，故有用交流电源，故有直流电桥直流电桥和和交流电

3、桥交流电桥之分。之分。l直流电桥直流电桥主要用于主要用于电阻测量电阻测量。l交流电桥交流电桥主要用于主要用于电容、电感电容、电感等的测量。等的测量。直流电桥直流电桥* *平衡条件平衡条件4231RRRR043214231)(eRRRRRRRRey1.1.工作原理工作原理令：令：RRRRR4321RR RRR1RReey40（1）（2）RRR21RRR43（全等臂电桥）（全等臂电桥）（输出对称电桥）（输出对称电桥）2.2.电桥的接法电桥的接法单臂单臂 半桥半桥全桥全桥RReey 40 RR2eey 0 RReey 0 规律规律：变化相同变化相同的两的两个电阻应连接成相个电阻应连接成相对对桥臂桥臂

4、；变化变化趋势趋势相异相异的两个电阻应连接成的两个电阻应连接成相邻桥臂相邻桥臂。FR1R3R2R4交流电桥交流电桥RRRR4231CRCR4213RRRR4231RLRL2431* *平衡条件平衡条件* *平衡条件平衡条件放大电路放大电路l放大电路的基本原理放大电路的基本原理l集成运算放大电路及其应用集成运算放大电路及其应用放大的基本元件放大的基本元件- -晶体三极管晶体三极管NPN型晶体三极管型晶体三极管放大的基本元件放大的基本元件- -晶体三极管晶体三极管基本概念基本概念lP型半导体型半导体lP型半导体的形成：在纯净的硅晶体中掺型半导体的形成：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代

5、晶格中硅原子入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成的位置，形成P型半导体。型半导体。lN型半导体型半导体lN型半导体的形成：在纯净的硅晶体中掺型半导体的形成：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了的位置，就形成了N型半导体型半导体三极管工作原理三极管工作原理晶体三极管晶体三极管l由美国的由美国的德福雷斯特德福雷斯特发明的，发明的，1907年，德福雷斯年，德福雷斯特向美国专利局申报了真空三极管（电子管）的特向美国专利局申报了真空三极管（电子管）的发明专利。一生获得了多达发明专利。一生获得了多达300余项专利

6、余项专利。l实验实验：德福雷斯特把若干个三极管连接起来，与：德福雷斯特把若干个三极管连接起来，与电话机话筒、耳机相互连接，再把他那只电话机话筒、耳机相互连接，再把他那只“走时走时相当准确的英格索尔手表相当准确的英格索尔手表”放在话筒前方，手表放在话筒前方，手表的的“滴哒滴哒”声几乎把耳朵震聋。声几乎把耳朵震聋。 第一节第一节 集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述 一、集成运算放大电路：一、集成运算放大电路： 多用于各种模拟信号的运算。多用于各种模拟信号的运算。 1 1、集成运算放大电路的、集成运算放大电路的主要性能指标主要性能指标 2 2、集成运放电路的、集成运放电路的工作原理工作原理 集

7、成运放的主要性能指标集成运放的主要性能指标1.1.差模开环放大倍数：差模开环放大倍数：A AOdOd2.2.共模抑制比：共模抑制比：K KCMRCMR3.3.差模输入电阻：差模输入电阻：R RIdId4.4.输入偏置电流：输入偏置电流：I IIBIB5.5.3dB3dB带宽带宽: f: fH H6.6.输入失调电压及其温漂：输入失调电压及其温漂：U UIOIO, dU, dUIOIO/dT/dT7.7.输入失调电流及其温漂：输入失调电流及其温漂：I IIOIO , dI , dIIOIO/dT/dT理想运放的主要性能指标理想运放的主要性能指标1.1.开环差模放大倍数：开环差模放大倍数：A AO

8、dOd 2.2.差模输入电阻：差模输入电阻：R Rid id 3.3.输出电阻：输出电阻：R R0 0 0 04.4.共模抑制比：共模抑制比：K KCMR CMR 5.5.3dB3dB带宽带宽: f: fBWBWf fH H 4.4.输入偏置电流：输入偏置电流：I IIB IB 0 06.6.输入失调电压及其温漂：输入失调电压及其温漂：U UIOIO, dU, dUIOIO/dT 0/dT 07.7.输入失调电流及其温漂：输入失调电流及其温漂：I IIOIO, dI, dIIOIO/dT 0/dT 0第三节第三节 集成运放的两个工作区集成运放的两个工作区l线性放大区：线性放大区： 曲线的斜率为

9、电压放大倍数曲线的斜率为电压放大倍数l非线性放大区：非线性放大区： 输出电压只有两种可能，输出电压只有两种可能，U UOMOM和和-U-UOMOM运放工作在线性放大区的特点运放工作在线性放大区的特点1.1.当运放工作在线性放大区时：当运放工作在线性放大区时：引入（深度）负反馈引入（深度）负反馈集成运放的差模开环放大倍数集成运放的差模开环放大倍数A AOdOd有：有： 其中其中A AOdOd非常高非常高 140dB 140dB 因而有：因而有：U UP P-U-UN N0 0 或或 U UP PU UN N “虚短虚短”又因为：又因为：则：则： “ “虚断虚断” ” IIUiRidU U0 0

10、= A= AOdOd(U(UP P-U-UN N) )0II运放工作在非线性放大区的特点运放工作在非线性放大区的特点2.2.当运放工作在非线性放大区时：当运放工作在非线性放大区时： 开环或者引入正反馈开环或者引入正反馈 集成运放的差模开环放大倍数集成运放的差模开环放大倍数A AOd Od 则两个输入端只要有无穷小的输入差值电压，输出电压就可则两个输入端只要有无穷小的输入差值电压，输出电压就可以达到最大值或最小值，即输出电压与输入电压不再是线性以达到最大值或最小值，即输出电压与输入电压不再是线性关系，此时的电压传输关系为：关系，此时的电压传输关系为： 由此时的电压传输关系可以看出由此时的电压传输

11、关系可以看出 当：当：U UP PU UN N时，时， UO = +UUO = +UOMOM 当：当：U UP PU UN N时时, UO = -U, UO = -UOMOM 第四节第四节基本运算电路的原理基本运算电路的原理反相比例运算电路反相比例运算电路1.1.反相比例运算：反相比例运算： 由于：由于：U+ = U- I+ = I- = 0 所以反相输入端所以反相输入端U-为为“虚虚地地”点，且输入电流点，且输入电流I- = 0，故故: : I Ii i = I = If f ifoVRRV11RRAff2.2.同相比例运算：同相比例运算： 由于：由于：U+ = U-U+ = U- I+ =

12、 I- = 0 I+ = I- = 0由于反相输入端不再为由于反相输入端不再为“虚地虚地”点，且输入电流点，且输入电流Ii=0Ii=0，故，故: I: IR R = I = If f 即：即： ifoVRRV)1 (1)1 (1RRAff又称为：电压跟随器！又称为：电压跟随器！光电二极管放大电路光电二极管放大电路3.3.反相加法运算电路：反相加法运算电路：l由于：由于：U+ = U-U+ = U-l I+ = I- = 0 I+ = I- = 0l所以反相输入端所以反相输入端U-U-为为“虚地虚地”点，且点，且输入电流输入电流I- = 0I- = 0，反相加法运算电路，反相加法运算电路的函数关

13、系式为：的函数关系式为： 若取若取R1=R2=RR1=R2=R，则有，则有: : 2211ififoURRURRU)(211iifoUURRU反相加法运算原理图反相加法运算原理图 运算中，调节某一路信号的输入电阻运算中，调节某一路信号的输入电阻时，不会影响其他输入电压与输出电时，不会影响其他输入电压与输出电压的比例关系，因而调节方便。压的比例关系，因而调节方便。4.4.减法运算电路：减法运算电路：实际应用中，要求实际应用中，要求R1=R2,R3=RR1=R2,R3=Rf f，且须严格，且须严格配对，这有利于提高放配对，这有利于提高放大器的共模抑制比及减大器的共模抑制比及减小失调。小失调。 运算

14、关系为：运算关系为：100K)(121iifoUURRU减法运算原理图减法运算原理图5.5.积分运算电路积分运算电路l由于：由于：U+ = U-U+ = U-l I+ = I- = 0 I+ = I- = 0l所以反相输入端所以反相输入端U-U-为为“虚虚地地”点，且输入电流点，且输入电流I-= 0I-= 0，l积分运算电路的运算关系积分运算电路的运算关系式为：式为： 积分运算电路积分运算电路dtURCdtURCdtURCUtiitio00111tiodtURCU01由公式可知。由公式可知。Ui与与U0的图形将如下图所示。的图形将如下图所示。6.6.微分运算电路：微分运算电路：微分运算电路微分

15、运算电路l由于：由于：U+ = U-U+ = U-l I+ = I- = 0 I+ = I- = 0l所以反相输入端所以反相输入端U-U-为为“虚地虚地”点，且输入电流点，且输入电流I- = 0I- = 0，l微分运算电路的运算关系式为：微分运算电路的运算关系式为：U U0 0 = = f(Uf(UP P-U-UN N) )7 7、比较电路：、比较电路：A/D转换转换电桥电路和放大电路电桥电路和放大电路掌掌 握握l直流电桥的平衡条件、三种工作方式的灵直流电桥的平衡条件、三种工作方式的灵敏度比较。敏度比较。l基本放大电路的放大倍数的计算。基本放大电路的放大倍数的计算。数码管显示数码管显示滤波器滤

16、波器l滤波器的功能滤波器的功能l滤波器的分类滤波器的分类l滤波器的主要参数滤波器的主要参数滤波器的功能滤波器的功能l滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个实质上是一个选频电路选频电路。l滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带通频带或或通带通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为率范围称为阻带阻带；通带和阻带之间的分界频率称为；通带和阻带之

17、间的分界频率称为截截止频率止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。间存在一定频率范围的过渡带。滤波器的分类滤波器的分类l（1）按所处理的信号分为）按所处理的信号分为模拟滤波器模拟滤波器和和数字滤波器数字滤波器两两种。种。l（2）按所通过信号的频段分为）按所通过信号的频段分为低通低通、高通高通、带通带通和和带带阻阻滤波器四种。滤波器四种。l（3）按所采用的元器件分为）按所采用的元器件分为无源无源和和有源有源滤波器两种。滤波器两种。四

18、种滤波器四种滤波器l低通滤波器低通滤波器：它允许信号中的：它允许信号中的低频低频或或直流分量通过直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。抑制高频分量或干扰和噪声。l高通滤波器高通滤波器：它允许信号中的：它允许信号中的高频分量通过高频分量通过，抑制低，抑制低频或直流分量。频或直流分量。l带通滤波器带通滤波器：它允许：它允许一定频段的信号通过一定频段的信号通过，抑制低于，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。或高于该频段的信号、干扰和噪声。l带阻滤波器带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该：它抑制一定频段内的信号，允许该频段频段以外的信号通过以外的信号通过。无源滤波器无源滤波器l无源滤波器：

19、无源滤波器：仅由无源元件仅由无源元件(R、L 和和C)组成的滤波器，组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的的原理构成的。这类滤波器的优点优点是：是：电路比较简单电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；不需要直流电源供电，可靠性高；缺点缺点是：是：通带内通带内的的信号有能量损耗信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当时容易引起电磁感应，当电感电感L较大较大时时滤波器的体积滤波器的体积和重量都比较大和重量都比较大。有源滤波器有源滤波器l有源滤

20、波器：有源滤波器：由由无源元件无源元件（一般用（一般用R和和C）和）和有源器有源器件件(如集成运算放大器）组成。这类滤波器的如集成运算放大器）组成。这类滤波器的优点优点是：是：通带内的通带内的信号不仅没有能量损耗信号不仅没有能量损耗，而且还可以，而且还可以放大放大，负载效应不明显，负载效应不明显，多级相联多级相联时相互时相互影响很小影响很小，利用级，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小体积小、重量轻重量轻、不需要磁屏蔽、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元由于不使用电感元件）；缺点是：件）；缺点是：通带通带范围受范围受有源器件有源器

21、件(如集成运算放大如集成运算放大器）的器）的带宽带宽限制，需要限制，需要直流电源直流电源供电。供电。滤波器的主要参数滤波器的主要参数l通带增益：通带增益：带增益是指带增益是指滤波器在通频带内的电滤波器在通频带内的电压放大倍数。压放大倍数。l通带截止频率通带截止频率fp：定义：定义幅频特性值等于幅频特性值等于A0/所对应的频率。所对应的频率。2滤波器的主要参数滤波器的主要参数l带宽带宽B：通频带的宽度通频带的宽度l品质因数品质因数Q：定义带通滤波器中心频率定义带通滤波器中心频率fn和带宽和带宽B之比。之比。Q=fn/B。其中：。其中：21ccnfff Q值越高，滤波器的频率选择性越好。例如中心频

22、率同为值越高，滤波器的频率选择性越好。例如中心频率同为1000Hz的两个带通滤波器，品质因数分别为的两个带通滤波器，品质因数分别为Q1=20，Q2=40，则对应的则对应的B1=50Hz，B2=25Hz，由于第二个滤波器的分辨力比，由于第二个滤波器的分辨力比第一个滤波器高，所以它比第一个频率选择性好。第一个滤波器高，所以它比第一个频率选择性好。滤波器的主要参数滤波器的主要参数l波纹幅度波纹幅度d：在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特：在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能有波动，性可能有波动，d值为幅频特性的最大波动值。一个优值为幅频特性的最大波动值。一个优良的滤波器，良的滤波器，d与与相比

23、相比,应远远小于应远远小于-3dB，例子：无源滤波器例子：无源滤波器RCVVAVj11ioRC+-io.VV RC低通 电压放大倍数 (传递函数)为SRC11iVSRCV110例子：有源滤波器例子：有源滤波器SRCAsVsVsAVFi11)()()(0nSA10)(1)()()(00nijAjVjVjA200)(1)()()(niAjVjVjA掌掌 握握l了解滤波器的功能了解滤波器的功能l知道滤波器的四种形式。（低通、高通、带通、知道滤波器的四种形式。（低通、高通、带通、带阻）。带阻）。调制解调调制解调l为什么要对信号进行调制？为什么要对信号进行调制？l调制解调的基本概念调制解调的基本概念l调

24、幅电路调幅电路NoImage调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型 在测控系统中为什么要采用信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？ 在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出的在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出的测量测量信号信号外，还往往有各种外，还往往有各种噪声噪声。而传感器的输出信号一般又。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号测量信号赋予一定特征赋予一定特征，这就是，这就是调制调制

25、的的主要功用主要功用。 NoImage调制解调基本概念调制解调基本概念1、什么是信号调制？、什么是信号调制？ 调制：调制：就是用一个信号（称为就是用一个信号（称为调制信号调制信号）去控制另一个做为）去控制另一个做为载体的信号（称为载体的信号（称为载波信号载波信号），让后者的某一特征参数按），让后者的某一特征参数按前者变化。前者变化。 2、什么是解调？、什么是解调？ 解调：解调：在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中后，还要从已经调制的信号中提取提取反映被测量值的测量信反映被测量值的测量信号，这一过程称为号，这一过程

26、称为解调解调。 NoImage调制解调基本概念调制解调基本概念3、什么是调制信号、载波信号、已调信号？、什么是调制信号、载波信号、已调信号？ n调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由作为调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由作为载体载体的的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为这个载体称为载波信号载波信号。 n用来用来改变载波信号改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位的信的某一参数，如幅值、频率、相位的信号称为号称为调制信号调制信号。 n在测控系统中，通常就用测量信号作调制信号。经过在测控系统中，通常就用测量信号

27、作调制信号。经过调制调制的载波的载波信号叫信号叫已调信号已调信号。 例如：例如：l例如某例如某中波中波广播电台的频率为广播电台的频率为540kHz，这个频率是，这个频率是指指载波的频率载波的频率，它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦，它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦波频率。用所要传播的波频率。用所要传播的语言或音乐信号语言或音乐信号去改变高频振去改变高频振荡的幅度，使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变荡的幅度，使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化，这个控制过程就称为化而变化，这个控制过程就称为调制调制。其中。其中语言或音语言或音乐信号乐信号叫做调制信号，调制后的载波就载有调制信号叫做调制信

28、号，调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为所包含的信息，称为已调波已调波。为什么要调制呢？为什么要调制呢？l为什么为什么要用语言或音乐信号去控制高频振荡呢？要用语言或音乐信号去控制高频振荡呢？原来要使信号的能量以电场和磁场的形式向空中发射原来要使信号的能量以电场和磁场的形式向空中发射出去出去传向远方传向远方，需要，需要较高的振荡频率较高的振荡频率方能使电场和磁方能使电场和磁场迅速变化；同时信号的波长要与天线的长度相匹配。场迅速变化；同时信号的波长要与天线的长度相匹配。为什么要调制呢？为什么要调制呢？l语言或音乐信号的语言或音乐信号的频率太低频率太低，无法产生迅速变化的电，无法产生迅速变化

29、的电场和磁场；相应地，它们的波长又太大，即使选用它的最场和磁场；相应地，它们的波长又太大，即使选用它的最高频率高频率20000Hz来计算，其波长仍为来计算，其波长仍为15000m，实际上，实际上是不可能架设这么长的天线的。看来要把信号传递出去，是不可能架设这么长的天线的。看来要把信号传递出去，必须必须提高频率提高频率，缩短波长缩短波长。可是。可是超过超过20kHz的高频信号，的高频信号，人耳人耳就就听不见听不见了。为了解决这个矛盾，只有采用把了。为了解决这个矛盾，只有采用把音频音频信信号号“搭乘搭乘”在在高频载波高频载波上，也就是调制，借助于高频电磁上，也就是调制，借助于高频电磁波将低频信号发

30、射出去，传向远方。波将低频信号发射出去，传向远方。NoImage调制解调的类型调制解调的类型在测控系统中常用的调制方法有哪几种？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在信号调制中常以一个在信号调制中常以一个高频正弦信号高频正弦信号作为载波信号。作为载波信号。一个正弦信号有一个正弦信号有幅值幅值、频率频率、相位相位三个参数，可以对这三个三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相调幅、调频和调相。也可以用。也可以用脉冲脉冲信号信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对最常用的是对脉冲的宽度

31、脉冲的宽度进行调制，称为进行调制，称为脉冲调宽脉冲调宽。 NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路一、调幅原理与方法一、调幅原理与方法 （一一）1、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画出其波形。式，画出其波形。 调幅调幅就是用就是用调制信号调制信号x去控制高频去控制高频载波信号载波信号的的幅值幅值。常用的是。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x的线性函数变的线性函数变化。化。 调幅信号的调幅信号的一般表达式一般表达式可写为：可写为： us=(Um+mx)coswct NoImage调幅式测量电路调幅式测

32、量电路 txOtOucusa)调制信号b)载波信号Otc)双边带调幅信号NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路在测控系统中被测信号的变化频率为在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz，应怎，应怎样选取样选取载波信号载波信号的的频率频率？应怎样选取调幅信号放大器的？应怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取通频带？信号解调后，怎样选取滤波器滤波器的的通频带通频带？ NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路为了正确进行信号调制必须要求为了正确进行信号调制必须要求c，通常至少要求，通常至少要求c10。这样，解调时。这样，解调时滤波器滤波器能较好地将调制信号与载波信能较好地将调制

33、信号与载波信号号分开分开，检出调制信号。若被测信号的变化频率为，检出调制信号。若被测信号的变化频率为0100Hz，则载波信号的频率则载波信号的频率c1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应。调幅信号放大器的通频带应为为9001100 Hz。信号解调后，滤波器的通频带应。信号解调后，滤波器的通频带应100 Hz，即让即让0100Hz的信号顺利通过，而将的信号顺利通过，而将900 Hz以上的信号抑制，以上的信号抑制，可选通频带为可选通频带为200 Hz。 NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路传感器调制传感器调制 1、 为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号为什么在测控系统中常常在传感器中进

34、行信号调制？调制？ 为了为了提高提高测量信号测量信号抗干扰能力抗干扰能力，常要求从信号一形成就，常要求从信号一形成就已经是已调信号，因此常常在传感器中进行调制。已经是已调信号，因此常常在传感器中进行调制。 NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路2、通过、通过交流供电交流供电实现调制实现调制 如，电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。如，电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。 R1FR4R2 R3R1R2UoUR3R4应变式传感器输出信号的调制 NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路电路调制电路调制 1、乘法器调制乘法器调制 a)原理图 ucuxuoxyKxy b) 实用电路 -

35、8V 47k0.1F1k0.1F5175014 10 161k38MC14961k3.3k3.3k7501k680k20F20Fuc1k0.1F21254uoux+12V NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路二、包络检波电路二、包络检波电路 n什么是包络检波？什么是包络检波？ 从已调信号中检出调制信号的过程称为从已调信号中检出调制信号的过程称为解调解调或或检波检波。幅幅值调制值调制就是让就是让已调信号已调信号的的幅值幅值随调制随调制信号信号的值变化，因此的值变化，因此调幅信号的调幅信号的包络线形状包络线形状与与调制信号调制信号一致。只要能检出调幅一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解

36、调。这种方法称为信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波包络检波。 NoImage调幅式测量电路调幅式测量电路n包络检波的基本工作原理是什么？包络检波的基本工作原理是什么？ n n 由图可见，只要从图由图可见，只要从图a所示的调幅信号中，所示的调幅信号中，截去截去它的它的下下半部半部，即可获得图，即可获得图b所示半波检波后的信号所示半波检波后的信号 (经全波检波或经全波检波或截去它的上半部也可截去它的上半部也可)，再经，再经低通滤波低通滤波，滤除高频信号，即，滤除高频信号，即可获得所需调制信号，可获得所需调制信号，实现解调实现解调。包络检波就是建立在整。包络检波就是建立在整流的原理基础上

37、的。流的原理基础上的。 us uo OOtta) b) NoImage1、基本电路、基本电路VDRL C2Ti+ us _+ uo _非线性 器件 低通 滤波器C1a) 二极管检波电路C1V RL C2Tic+ us _+ _ 非线性 器件 低通 滤波器uo Ec b) 晶体管检波电路（一）二极管与三极管包络检波（一）二极管与三极管包络检波 （二）相敏检波（二）相敏检波l1、什么是相敏检波电路？、什么是相敏检波电路？l相敏检波电路是具有鉴别调制信号相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位相位和和选频选频能力能力的检波电路。的检波电路。（二）相敏检波（二）相敏检波l2、为什么要采用相敏检波？、为什么要

38、采用相敏检波？ l包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流，进行半波或全波整流，无法无法从检波器的输出从检波器的输出鉴别鉴别调制信号的调制信号的相位相位。第二，包络检波电路本身不具有区分第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率不同载波频率的信号的能力。的信号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具有判别信号有判别信号相位相位

39、和和频率频率的能力，提高抗干扰能力，需采用的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检相敏检波波电路。电路。（二）相敏检波（二）相敏检波l3、相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成、相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成上最主要的区别是什么？上最主要的区别是什么？ l相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别是相敏检相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别是相敏检波电路能够波电路能够鉴别鉴别调制信号调制信号相位相位，从而判别被测量变化的方向，同，从而判别被测量变化的方向，同时相敏检波电路还具有时相敏检波电路还具有选频选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力

40、。从电路结构上看，相敏检波电路的能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点主要特点是，除了所需是，除了所需解调的解调的调幅信号调幅信号外，还要输入一个外，还要输入一个参考信号参考信号。有了。有了参考信号参考信号就可就可以用它来鉴别输入信号的以用它来鉴别输入信号的相位相位和和频率频率。（二）相敏检波（二）相敏检波RRRV UousUc开关式相敏检波电路开关式相敏检波电路注：注：V相当于开关，当相当于开关，当Uc0时，时，V截止；截止；Uc0时，时，V导通导通思考：思考：us相反相位时，输出波形相反相位时，输出波形NoImage为什么要采用精密检波电路？为什么要采用精密检波电路？ 二极管二极管VD和晶体管和晶体管V都有一定死区电压，即二极管的正都有一定死区电压，即二极管的正向压降、晶体管的发射结电压超过一定值时才导通，它们向压