chapter3 信号调制解调电路 第1次课 2学时

精密测控电路

与驱动技术王雷前两章小结器件选型：电阻、电容、电感、晶体管，运放

运放：通用型、超精密型、高输入组抗型、自动调零型、自动增益调整型、隔离放大器电路设计：晶体管放大电路与逻辑电路、运放放大电路（注意：双运放、三运放差分放大电路）、电桥放大电路、模拟隔离放大电路、数字隔离电路阻抗概念推广：交流（等效）阻抗，PN结、电源、集电极第三章信号调制解调电路第一节

基本概念第二节

调幅式测量电路与检波电路第三节

调频式测量电路与鉴频电路第四节

调相式测量电路与鉴相电路第五节

脉冲调制测量电路及其解调第一节基本概念1.基本概念最早来源于无线电广播。定义：调制信号、载波信号、已调信号（调幅信号）对精密测控电路与驱动技术而言，同理，调制后信号容易实现与噪声的区别、传输与分离，当然也需要增加解调环节。2.调制方法（1）在传感器中调制：“感”（2）在电路中（对传感器输出信号）调制：“传”3.分类（1）以高频正弦信号作载波：调幅、调频、调相（2）以脉冲信号作载波：脉冲宽度调制（也可调频/相）第二节调幅式测量电路与检波电路1.调幅数学模型调制信号：x=Xmcos

Ωt

(傅里叶分解思想)载波信号：uc=Um0cosωct，常令Um0=1调制深度：m已调信号（调幅信号）

us=mXmcosΩt

*Umcosωct=mXmUm/2cos(ωc+Ω)t+mXmUm/2cos(ωc-Ω)t（上、下边带）调幅信号：1）含载波、2）双边带、3）单边带图3-1双边带调幅信号与含载波调幅信号为提高解调精度，要求ωc>>Ω设ωc=nΩ，包络峰值相对误差1%时n>23，0.1%时n>71一般要求n>10。2.传感器调幅（举例）图3-2应变片测量梁的变形交流电桥（激励）是典型情况，激励信号（也可能是机械方式）变直流为交流，信号处理容易滤除50Hz工频等低频干扰。（1）应变片测梁变形1.测针，2.线圈，3.磁芯，4.被测件图3-3调幅式电感位移传感器（2）电感测微仪3.电路调幅（对精密测控电路与驱动技术意义有限）（1）乘法器调幅误差因素少，精度最高（如AD834，500MHz）。图3-4MC1496乘法器电路（2）开关式相乘调幅调制信号×载波频率方波；方波傅里叶分解；带通滤出上、下边带信号。图3-5开关式相乘调幅（3）信号相加调幅（平衡调制电路）载波幅度远大于调制信号，起控制开关器件作用（方波）；两个回路载波信号在变压器副边抵消，只留下调制信号ux和方波信号乘积项；傅里叶分解，滤出上下边带信号。图3-6信号相加调幅电路通信电路，效果很差！4.包络检波数学模型图3-1包络检波原理详细推导略若为含载波调幅，要求调幅信号不过零若为双边带调幅，要求调制信号单极性，亦即调幅信号不过零5.包络检波方法（1）二极管峰值检波、晶体管平均值检波图3-7二极管、晶体管包络检波usuo'OOtta)b)包络检波直流、交流成分含义：以振动测量为例，直流分量对应振动中心位置，交流分量对应振动幅值。图3-8包络检波原理（2）精密整流半波包络检波图3-9精密整流半波包络检波VD1作用：（1）在us正半周提供直流静态工作点（否则开环饱和），运放重要使用条件！

（2）使us在正负半周负载基本对称。平均值检波，也称线性半波检波电路。（3）精密整流全波包络检波图3-10精密整流全波包络检波电路图a)中，R’3=2R3。图c)中，R3下方电阻也是R3，可取R1=R2=R3=R4/2。6.相敏检波数学模型包络检波：1）要求调制信号为单极性；2）不区分载波频率（信号与噪声）。相敏检波：具有选频和鉴相能力，需提供载波信号作参考（若有相位延迟，必须足够小）提供频率相位信息！核心在相“乘”。若参考信号相对调制信号存在相移（须足够小且固定）7.相敏检波方法（1）乘法器相敏检波：误差因素少，精度最高。（2）开关式（相乘）半波、全波波相敏检波图3-9开关式全波相敏检波电路（3）相加式半波/全波相敏检波图3-10相加式半波相敏检波电路

图3-11相加全波通信电路，精度很差！（4）精密整流型全波相敏检波图3-12精密整流型全波相敏检波电路精密整流包络检波电路中两二极管改由参考信号Uc