测控电路第三章信号调制.ppt

第三章 信号调制解调电路 计量测试工程学院 朱维斌 精密测量对电路提出的首要要求是精度要求. 要求电路对信号有较高选择能力，对噪声有较高抑制能力。为此电路设计必须考虑采用调制解调电路和信号分离电路. 4、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高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。 第3.1节 调幅式测量电路 一、调幅原理 三、包络检波电路 （二）精密检波电路 四、相敏检波电路 （二）常用相敏检波电路 （三）相敏检波电路的选频与鉴相特性 （四）相敏检波电路的应用 3.2 调频式测量电路 （二）斜率鉴频 （三）数字式频率计 3.3 调相式测量电路 3.4 脉冲调制式测量电路 二、脉冲调制信号的解调 滤除载波信号在数学上就是载波信号一个周期内取平均值来表示 如果输入中含有高次谐波，设为 ∴附加输出为： 抑制了高次谐波 实际中，我们常采用方波信号作为参考信号，这时输入信号是与归一化的方波信号相乘。 对于n=2、4、6等各偶次谐波，积分输出为0； 对于n=1,3,5等各奇次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波的1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用。 b) a) c) us us t O uo t O + + – – + + – – Uc t O uo t O – + + + t O + – t Uc O + – us t O uo t O + + + – – – + + + + – – t O + – Uc 2、相敏检波电路的鉴相特性 如果输入信号us为与参考信号uc(或Uc)同频信号，但有一定相位差，这时输出电压 即输出信号随相位差的余弦而变化。 由于在输入信号与参考信号同频但有一定相位差时，输出信号的大小与相位差有确定的函数关系，可以根据输出信号的大小确定相位差的值，相敏检波电路的这一特性称为鉴相特性。 a) b) c) d) Uc t O + – us t O – + uo t O + + Uc t O + – Uc t O + – Uc t O + – us t O – + us t O – + us t O – + + O t O – + + O – uo uo t O – + + – uo t O – – 可以提高抗干扰性能，∵干扰信号的相位是随机的，经过鉴相，输出可能为 0，频率与参考信号略有差别时。 ∴相位差总是变动的，低通后为0. 利用鉴相特性，可以作成相位计，测量两个同频信号的相位差。 振荡器 +15V 传感器 uo V C T 1 2 3 4 5 7 6 相敏检波电路　 RP4 -15V Rt 放大器 R1 R2 R3 R4 量程切换电路 RP1 RP3 RP2 ∞ - + + N + +15V RP5 P 调幅式电感测微仪电路 一、调频原理与方法 （一）调频就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。 x t O O t us a) 调制信号 b) 调频信号 为避免混频，ωcmXm 调频信号一般表达式可写为： us=Umcos(wc+mx)t ；m——调制度 （二）传感器调制 4 2 1 T N S 3 测力或压力的振弦式传感器 （三）电路调制 1、电容三点式LC振荡器调频电路 L CT C1 C2 +Ec 通过改变LC振荡器的C或L实现调频电路 2、多谐振荡器调频电路 uo ∞ - + + N C R3 10k? 5k? 10k? R1 R RP R4 VS 15k? 30k? 10k? R2 a) +FUr u uo uc +Ur -Ur -FUr O t T2 T1 T0 b) Vs稳压二极管，Uo稳定在±Ur之内。 注意N是个比较器，工作在饱和状态 振荡频率 假若是电容传感器，频率得到调制 也可用电阻传感器代替R+RP，RP调节传感器的中心频率 二、鉴频电路 什么是鉴频？ 对调频信号实现解调，从调频信号中检出反映被测量变化的调制信号称为频率解调或鉴频。 （一）微分鉴频 1、工作原理 调频调幅信号 微分电路 包络检波 0点灵敏度定标 us Um (wc+mx) 调制信号x 数学模型： us=Umcos(wc+mx)t 对时间t微分： -Um (wc+mx)sin(wc+mx)t 2、微分鉴频电路 uo C1 us VD V RL C2 + Ec - ie ic C1 us ud + r + + - - - 3、窄脉冲鉴频电路 us uo O c) t t t O O τ b) a) Us ˊ 放大与电 平鉴别器 单稳态 触发器 低通 滤波