機(jī)械測(cè)試技術(shù)講解第四章

1、測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第四章第四章 信號(hào)變換及調(diào)理信號(hào)變換及調(diào)理主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容：1.1.電橋電路原理電橋電路原理 2.2.信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理 3.3.信號(hào)濾波器工作原理信號(hào)濾波器工作原理測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ) 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。 信號(hào)調(diào)理的目的信號(hào)調(diào)理的目的 1.1.傳感器輸出的微弱電信號(hào)，需要放大或進(jìn)行阻抗變換，傳感器輸出的微弱電信號(hào)，需要放大或進(jìn)行阻抗變換，才能輸送到顯示、記錄或分析儀器中去才能輸送到顯示、記錄或分析儀器中去。 2.2.有些傳感器輸出的是電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需有些傳感器輸出

2、的是電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。要去掉噪聲，提高信噪比。3.3.便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)傳感器測(cè)量信進(jìn)行便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)傳感器測(cè)量信進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。調(diào)制解調(diào)處理。 第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1 1）直流電橋）直流電橋平衡條件平衡條件4231RRRR4.1 4.1 電電 橋橋 第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)132401234()()yR RR ReeRRRR電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)令：令：1RRR 4RRRR 2RR 30()()()yR RRRReeRR RRR 0()4eRRRR電電 橋橋 測(cè)

3、試測(cè)試技術(shù)技術(shù)電橋的接法：電橋的接法：?jiǎn)伪蹎伪?半橋半橋全橋全橋電電 橋橋 014Se012Se0Se測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)常用調(diào)平衡常用調(diào)平衡電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 2）交流電橋）交流電橋 平衡條件平衡條件4231ZZZZ4231電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 電容傳感器電容傳感器 電感傳感器電感傳感器 電阻傳感器電阻傳感器cjrZc1LjrZLcjRZR1/rcZcLrZLRCZR電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4.24.2調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)1 1 目的目的解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問(wèn)題解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問(wèn)題。 先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，先將微弱的

4、緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃鞯妮斎缓罄媒涣鞣糯笃鬟M(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃鞯妮敵鲂盘?hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。出信號(hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。 第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 2 種類種類調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)x(t)x(t)載波信號(hào)載波信號(hào))2cos()(ftAtza) a) 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(AM)(AM)2cos()(*)(0fttxAtyb) b) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)*)(2cos()(0ttxfAtyc) c) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM(PM)(2cos()(0txftAty調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技

5、術(shù)3 3調(diào)幅及解調(diào)調(diào)幅及解調(diào) 調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測(cè)試信號(hào)調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測(cè)試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化)2cos()(*)(0fttxAty調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) tftxtxm02cos 000*21*212cosfffXfffXtftx調(diào)幅原理調(diào)幅原理 0cos2y tf t x t調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)乘法器測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)解調(diào)原理解調(diào)原理 0cos2y tf t tftxtxm02cos x t20011022( ) cos(2)( )cos 2( )( )cos(4)m

6、xtf tx tf tx tx tf t乘法器濾波器測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)同步解調(diào)同步解調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 相敏檢波相敏檢波 相敏檢波區(qū)別于整流檢波的唯一特征是其能夠在不相敏檢波區(qū)別于整流檢波的唯一特征是其能夠在不加直流偏置的條件下鑒別被測(cè)信號(hào)的極性。即相敏檢加直流偏置的條件下鑒別被測(cè)信號(hào)的極性。即相敏檢波器的輸出不僅能反映被測(cè)信號(hào)波器的輸出不僅能反映被測(cè)信號(hào)x(t)的大小，而且能反的大小，而且能反映被測(cè)信號(hào)映被測(cè)信號(hào)x(t)的變化方向。的變化方向。為了使相敏檢波器正常工為了使相敏檢波器正常工作，其參考電壓作，其參考電壓ur與測(cè)

7、量信號(hào)電壓與測(cè)量信號(hào)電壓ux應(yīng)滿足下列三個(gè)條應(yīng)滿足下列三個(gè)條件件: 1)頻率條件：頻率必須嚴(yán)格相同；頻率條件：頻率必須嚴(yán)格相同； 2)幅值條件：幅值條件： ur ux，至少五倍以上，也就是說(shuō)二極管至少五倍以上，也就是說(shuō)二極管的導(dǎo)通與截止由參考電壓的導(dǎo)通與截止由參考電壓ur決定；決定； 3)相位條件：最好是同相或反相。這一點(diǎn)若不能遵守，相位條件：最好是同相或反相。這一點(diǎn)若不能遵守，相敏檢波器仍能工作，但將導(dǎo)致靈敏度下降。相敏檢波器仍能工作，但將導(dǎo)致靈敏度下降。調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)相敏檢波解調(diào)相敏檢波解調(diào)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)工作原理：工作原理：調(diào)幅波與載波調(diào)幅波與載波y(t)同相同

8、相 載波電壓為正載波電壓為正 均為正均為正 （ 原信號(hào)原信號(hào)x(t)為正）為正） 載波電壓為負(fù)載波電壓為負(fù) 調(diào)幅波與載波調(diào)幅波與載波y(t)異相異相 載波電壓為正載波電壓為正 均為負(fù)均為負(fù) （原信號(hào)（原信號(hào)x(t)為負(fù)）為負(fù)） 載波電壓為負(fù)載波電壓為負(fù) 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)（1）全波相敏檢波器）全波相敏檢波器 圖中圖中x(t)x(t)為原信號(hào)；為原信號(hào)；u ur r(t)(t)為參考電壓為參考電壓( (載波載波) )，u ux x (t)(t)為調(diào)幅波。為調(diào)幅波。圖中圖中T T1 1、T T2 2是是1:11:1的變壓器，的變壓器，5 5和和d d分別是分別是T T1 1、T T2 2 的次級(jí)繞組

9、的中間抽的次級(jí)繞組的中間抽頭；頭；VDVD1 1、 VDVD2 2、 VDVD3 3 、 VDVD4 4 為特性一致的二極管；各橋臂上的平為特性一致的二極管；各橋臂上的平衡電阻衡電阻R R1 1、 R R2 2 、 R R3 3 、 R R4 4 阻值相同，阻值相同，R Rf f為負(fù)載電阻。為負(fù)載電阻。 u ur r5 u ux x 調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1)1)當(dāng)當(dāng)u ur r00，u ux x00時(shí)，電流回路時(shí)，電流回路3-R3-R3 3- -VDVD3 3 -4 -5 -4 -5 -R-Rf f - -d -3d -3； d - Rf -5 -4 - R4 -VD4 -1

10、- d。從圖從圖b b可可看出：看出：i i4 4ii3 3, u, uf f00測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2)2)當(dāng)當(dāng)u ur r00，u ux x0R1-1-R1-VD1 -2 -5VD1 -2 -5 -Rf -Rf -d -1-d -1； d - Rf -5 -2 - R2 -VD2 -3 - d。從圖從圖c c可看出：可看出：i i2 2ii1 1, u, uf f00測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)3)3)當(dāng)當(dāng)u ur r00，u ux x0R3-3-R3-VD3 -4 -5VD3 -4 -5 -Rf -Rf -d -3-d -3； d - Rf -5 -4 - R4 -VD4 -1 - d。4 4為為“-

11、-”, 5”, 5為為“+”+”從圖從圖b b可看出：可看出：i i3 3ii4 4, u, uf f00測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4)4)當(dāng)當(dāng)u ur r000時(shí)，電流回路時(shí)，電流回路1-R1-1-R1-VD1 -2 -5VD1 -2 -5 - -Rf -d -1Rf -d -1； d - Rf -5 -2 - R2 -VD2 -3 - d。 2 2為為“-”, 5-”, 5為為“+”,+”,從圖從圖c c可看出：可看出：i i1 1ii2 2 , u, uf f0 0 0，還是，還是u ur r 00；當(dāng)ur和ux反相時(shí)（都不為零)，相敏檢波器的輸出電壓uf調(diào)頻調(diào)幅波調(diào)頻調(diào)幅波幅值檢波幅值檢波調(diào)調(diào)制

12、制與與解解調(diào)調(diào)普通鑒頻器的工作原理是：首先將已限幅的調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成包絡(luò)也按原調(diào)制信號(hào)規(guī)律而變化調(diào)頻波，然后經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波器來(lái)檢出調(diào)制信號(hào)。調(diào)頻波的解調(diào)電路稱為頻率檢波器或鑒頻器（FD）,調(diào)相波的解調(diào)電路稱為相位檢波器或鑒相器（PD）。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)變換器fuofBuomaxuofcfAf(a)(b)圖926 鑒頻器及鑒頻特性 調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)振幅鑒頻法 調(diào)頻波振幅恒定,故無(wú)法直接用包絡(luò)檢波器解調(diào)。鑒于二極管峰值包絡(luò)檢波器線路簡(jiǎn)單、性能好,能否把包絡(luò)檢波器用于調(diào)頻解調(diào)器中呢？顯然,若能將等幅的調(diào)頻信號(hào)變換成振幅也隨瞬時(shí)頻率變化、既調(diào)頻又調(diào)幅的FMAM波,就可以通過(guò)包絡(luò)檢波器解調(diào)

13、此調(diào)頻信號(hào)。用此原理構(gòu)成的鑒頻器稱為振幅鑒頻器。其工作原理如下圖所示。 調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)uFM變換電路包絡(luò)檢波uuo(b)0uc(a)(a)振幅鑒頻器框圖；(b)變換電路特性 圖927 振幅鑒頻器原理 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)直接時(shí)域微分法 設(shè)調(diào)制信號(hào)為u=f(t),調(diào)頻波為00( )cos( )( )( )sin( )tFMcftFMcfcfutUt kfdutuUk f tt kfddt 對(duì)此式直接微分可得 調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)uFM包絡(luò)檢波uuoddt微分鑒頻原理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)ui(t)EcCuc(t)ii(t)RCcEcRoCouo微分鑒頻電路 調(diào)調(diào)制

14、制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)斜率鑒頻法 雙離諧鑒頻器的輸出是取兩個(gè)帶通響應(yīng)之差,即該鑒頻器的傳輸特性或鑒頻特性,如圖中的實(shí)線所示。其中虛線為兩回路的諧振曲線。從圖看出,它可獲得較好的線性響應(yīng),失真較小,靈敏度也高于單回路鑒頻器。uFMuiUouFMtuit0Uot00(a )Ui0工作區(qū)(線性區(qū))fcf0fUit f (t ) fmt(b )0調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)鑒頻器鑒頻器 電壓頻率特性曲線電壓頻率特性曲線亞諧振亞諧振區(qū)區(qū)等幅調(diào)頻波的頻率等于回路諧振頻等幅調(diào)頻波的頻率等于回路諧振頻率，線圈中的耦合電流最大率，線圈中的耦合電流最大調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4.3 4

15、.3 濾波器濾波器 濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分分1 1 濾波器分類（根據(jù)濾波器的選頻作用分）濾波器分類（根據(jù)濾波器的選頻作用分） 低通濾波器（低通濾波器（Low pass filter)高通濾波器高通濾波器(High pass filter)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)濾波器的分類濾波器的分類a. 根據(jù)處理的信號(hào)不同分為根據(jù)處理的信號(hào)不同分為 b. 根據(jù)使用的濾波元件不同分為根據(jù)使用的濾波元件不同分為數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器模擬濾波器模擬濾波器RC

16、型型LC型型RLC型型濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)濾濾波波器器 c. 根據(jù)濾波器的階數(shù)分根據(jù)濾波器的階數(shù)分 一階濾波器一階濾波器二階濾波器二階濾波器高階濾波器高階濾波器d. 根據(jù)采用的元器件不同分根據(jù)采用的元器件不同分無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器有源濾波器有源濾波器濾波器的階數(shù)越高，性能越好。濾波器的階數(shù)越高，性能越好。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)濾濾波波器器 e. 根據(jù)工作頻率不同分為根據(jù)工作頻率不同分為低通濾波器低通濾波器高通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器帶阻濾波器全通濾波器全通濾波器測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)帶阻濾波器帶阻濾波器(band stop filter) 帶通濾波器帶通濾波器(band p

17、ass filter) 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 2 濾波器的性能參數(shù)濾波器的性能參數(shù) 理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)在實(shí)際濾波器的幅頻特在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中通帶和阻帶間應(yīng)性圖中通帶和阻帶間應(yīng)沒(méi)有嚴(yán)格的界限沒(méi)有嚴(yán)格的界限, ,，存在，存在一個(gè)過(guò)渡帶。一個(gè)過(guò)渡帶。 1)1)紋波幅度紋波幅度d d ：波動(dòng)幅度：波動(dòng)幅度d d與幅頻特性平均值與幅頻特性平均值A(chǔ)0A0相比應(yīng)小于相比應(yīng)小于-3dB-3dB。 2)2)截止

18、頻率截止頻率fc :fc :幅頻特性值等于幅頻特性值等于0.707A00.707A0所對(duì)應(yīng)的頻率所對(duì)應(yīng)的頻率 3)3)帶寬帶寬B B：上下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬：上下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬 恒帶寬濾波器恒帶寬濾波器 B=fB=fc2c2-f -fc1c1 恒帶寬比濾波器恒帶寬比濾波器 B=fB=fc1c1（2 2n n-1)-1) 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)5) 5) 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q: Q: 中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù)中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù) 6)6)倍頻程選擇性倍頻程選擇性W:W:指在上截止頻率指在上截止頻率fc2fc2與與 2fc22fc2之間幅頻特性的衰之間幅頻

19、特性的衰 減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。 4)4)中心頻率中心頻率f0:f0: 1200122ccccffffff7)7)濾波器因素濾波器因素:濾波器選擇性濾波器選擇性濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)3 RC3 RC無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器 在測(cè)試系統(tǒng)中，常用在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RCRC濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高。而率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高。而RCRC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件 。 1) 1) 一階一階RCRC低通濾波器低

20、通濾波器 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2) 2) 一階一階RCRC高通濾波器高通濾波器 3) RC3) RC帶通濾波器帶通濾波器 可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián) 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1. 一階低通有源濾波器一階低通有源濾波器(1) 電路組成電路組成 (2) 電路分析電路分析 a. 電路的傳遞函數(shù)電路的傳遞函數(shù))()()(iosUsUsA +_+IuOu1R2RCA+濾濾波波器器 4 有源濾波器有源濾波器測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù))()(12sZsZ CsRRsCRsZ222211/)( 11)(RsZ 21211)(sCRRRsA )()()(i

21、osUsUsA Z1(s)Z2(s)故故+_+IuOu1R2RCA+濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)cc0j)j ( AAc0j11 Ac0j11ffA 令令 s=j ，得，得濾波器的頻率特性濾波器的頻率特性c0j11)j(ffAA CRf2cc212 式中式中即即因電路的頻率特性與因電路的頻率特性與f 的一次的一次方有關(guān)方有關(guān)故稱之為一階故稱之為一階RC有源濾波器有源濾波器濾濾波波器器 2c0)(1jffAA 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)5 5 恒帶寬、恒帶寬比濾波器恒帶寬、恒帶寬比濾波器 實(shí)際濾波器頻率通帶通常是可調(diào)的，根據(jù)實(shí)際濾波器中實(shí)際濾波器頻率通帶通常是可調(diào)的，根據(jù)實(shí)際濾波器中心頻率與帶寬之問(wèn)的數(shù)

22、值關(guān)系，可以分為兩種。心頻率與帶寬之問(wèn)的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。2) 2) 恒寬比帶通濾波器恒寬比帶通濾波器 1) 1) 恒帶寬帶通濾波器恒帶寬帶通濾波器 濾濾波波器器 1200122ccccffffff1200122ccccffffff測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1 1倍頻程濾波器倍頻程濾波器濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理 濾濾波波器器 6 6 濾波器的應(yīng)用濾波器的應(yīng)用測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理 濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律 濾濾波波器器 測(cè)試

23、測(cè)試技術(shù)技術(shù)鋼管無(wú)損探傷鋼管無(wú)損探傷實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門限報(bào)警濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門限報(bào)警濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理4.4 4.4 信號(hào)的放大信號(hào)的放大 1、放大電路應(yīng)具有的性質(zhì)、放大電路應(yīng)具有的性質(zhì)1）、足夠的放大倍數(shù)）、足夠的放大倍數(shù)2）、高輸入阻抗，低輸出阻抗）、高輸入阻抗，低輸出阻抗3）、高共模抑制能力）、高共模抑制能力4）、低溫漂、低噪音、低失調(diào)電壓和電流）、低溫漂、低噪音、低失調(diào)電壓和電流測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理2 2、 常用的運(yùn)算放大電路常用的運(yùn)算放大電路 測(cè)試測(cè)試技

24、術(shù)技術(shù)2.1.2.1.反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路其輸入輸出關(guān)系為其輸入輸出關(guān)系為: : u uo o=-(=-(R Rf f/ /R R1 1) )u ui i反相比例運(yùn)算電路設(shè)計(jì)要求 u uo o=-10=-10u ui i反饋電阻Rf為100千歐畫出相應(yīng)電路圖,標(biāo)注元件參數(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理2.2.2.2.同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路設(shè)計(jì)要求 u uo o=11=11u ui i 反饋電阻Rf為100千歐其輸入輸出關(guān)系為其輸入輸出關(guān)系為: : uo=(1+Rf/R1)ui 畫出相應(yīng)電路圖

25、,標(biāo)注元件參數(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理2.3.2.3.反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路設(shè)計(jì)要求 u uo o=-(2=-(2u ui1i1+5+5u ui2 ) )反饋電阻Rf為100千歐其輸入輸出關(guān)系為其輸入輸出關(guān)系為: :uo=(ui1Rf/R1+ui2Rf/R2)ui 畫出相應(yīng)電路圖,標(biāo)注元件參數(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理2.4.2.4.差分運(yùn)算電路差分運(yùn)算電路( (減法器減法器) )其輸入輸出關(guān)系為其輸入輸出關(guān)系為: :uo=(Rf/R1)(ui2-ui1) 差分運(yùn)算電路設(shè)計(jì)要求 u uo o=10(=10(

26、u ui2i2- -u ui1 ) )反饋電阻Rf為100千歐畫出相應(yīng)電路圖,標(biāo)注元件參數(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理2.5負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響1)1)、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性00011AdAFAAdAff2)2)、減少非線性失真、減少非線性失真測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理3)3)、擴(kuò)展通頻帶、擴(kuò)展通頻帶4)4)、對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響、對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。對(duì)于電壓負(fù)反饋，由于反饋信號(hào)正比于

27、輸電阻減小。對(duì)于電壓負(fù)反饋，由于反饋信號(hào)正比于輸出電壓，在一定的輸入情況下，當(dāng)輸出電壓由于某種出電壓，在一定的輸入情況下，當(dāng)輸出電壓由于某種原因增大原因增大( (或減小或減小) )時(shí)，反饋信號(hào)也增大時(shí)，反饋信號(hào)也增大( (或減小或減小) )，導(dǎo)，導(dǎo)致凈輸入信號(hào)減小致凈輸入信號(hào)減小( (或增大或增大) )，從而使輸出電壓減小，從而使輸出電壓減小( (或或增大增大) )。因此電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即。因此電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即使輸出電壓趨向于恒定，故使輸出電阻減小。對(duì)于電使輸出電壓趨向于恒定，故使輸出電阻減小。對(duì)于電流負(fù)反饋，反饋信號(hào)正比于輸出電流，具有穩(wěn)定輸出流負(fù)反饋，

28、反饋信號(hào)正比于輸出電流，具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即使輸出電流趨向于恒定，故使輸出電電流的作用，即使輸出電流趨向于恒定，故使輸出電阻增大。阻增大。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4).1、對(duì)輸入電阻的影響、對(duì)輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大iididifidiiifiAFuuiuuiuR )1(i ifRAFR 深度負(fù)反饋：深度負(fù)反饋： ifRii A FuiuidufRiAFuid第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小idididf ididiiifAFiiuiiuiuR AFRR 1i if深度負(fù)反饋：深度負(fù)反饋

29、：0ifRifiidii A FuiRiAFiid第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4).2、對(duì)輸出電阻的影響、對(duì)輸出電阻的影響電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋 F 與與 A 并聯(lián)，使輸出電阻減小。并聯(lián)，使輸出電阻減小。AFRoRofFARR 1o ofA 為負(fù)載開路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。為負(fù)載開路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。深度負(fù)反饋：深度負(fù)反饋：0ofR電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋 F 與與 A 串聯(lián)，使輸出電阻增大串聯(lián)，使輸出電阻增大AFRoRof )1(o ofRFAR A 為負(fù)載短路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。為負(fù)載短路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。深度負(fù)反饋：深度負(fù)反饋： ofR第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換

30、及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4.5 4.5 信號(hào)的顯示與記錄信號(hào)的顯示與記錄信信號(hào)號(hào)的的顯顯示示與與記記錄錄記錄、顯示裝置是測(cè)量系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)記錄、顯示裝置是測(cè)量系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 測(cè)試信號(hào)的顯示和記錄是測(cè)試系統(tǒng)不可缺少的組成部分。信測(cè)試信號(hào)的顯示和記錄是測(cè)試系統(tǒng)不可缺少的組成部分。信號(hào)顯示與記錄的目的在于：號(hào)顯示與記錄的目的在于：(1)(1)測(cè)試人員通過(guò)顯示儀器觀察各路信號(hào)的大小或?qū)崟r(shí)波形；測(cè)試人員通過(guò)顯示儀器觀察各路信號(hào)的大小

31、或?qū)崟r(shí)波形；(2)(2)及時(shí)掌握測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，必要時(shí)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)做及時(shí)掌握測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，必要時(shí)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)做相應(yīng)調(diào)整，如輸出的信號(hào)過(guò)小或過(guò)大時(shí)，可及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；相應(yīng)調(diào)整，如輸出的信號(hào)過(guò)小或過(guò)大時(shí)，可及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；信號(hào)中含噪聲干擾時(shí)可通過(guò)濾波器降噪等等；信號(hào)中含噪聲干擾時(shí)可通過(guò)濾波器降噪等等；(3)(3)記錄信號(hào)的重現(xiàn)；記錄信號(hào)的重現(xiàn)；(4)(4)對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的分析和處理。對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的分析和處理。傳統(tǒng)的顯示和信號(hào)記錄裝置包括萬(wàn)用表、陰極射線管示波器、傳統(tǒng)的顯示和信號(hào)記錄裝置包括萬(wàn)用表、陰極射線管示波器、XYXY記錄儀、模擬磁帶記錄儀等。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛

32、速發(fā)記錄儀、模擬磁帶記錄儀等。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，記錄與顯示儀器從根本上發(fā)生了變化，數(shù)字式設(shè)備已成為顯展，記錄與顯示儀器從根本上發(fā)生了變化，數(shù)字式設(shè)備已成為顯示與記錄裝置的主流，數(shù)字式設(shè)備的廣泛應(yīng)用給信號(hào)的顯示與記示與記錄裝置的主流，數(shù)字式設(shè)備的廣泛應(yīng)用給信號(hào)的顯示與記錄方式賦予了新的內(nèi)容。錄方式賦予了新的內(nèi)容。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)信號(hào)的顯示信號(hào)的顯示信信號(hào)號(hào)的的顯顯示示測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)信號(hào)的顯示信號(hào)的顯示信信號(hào)號(hào)的的顯顯示示測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)信號(hào)的顯示信號(hào)的顯示信信號(hào)號(hào)的的顯顯示示測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)信信號(hào)號(hào)的的記記錄錄記錄信號(hào)的性質(zhì)分：記錄信號(hào)的性質(zhì)分： 模擬型模擬型 數(shù)字型數(shù)字型動(dòng)圈式磁電指示機(jī)構(gòu)動(dòng)圈式磁電指示機(jī)構(gòu)光線示波器光線示波器伺服式記錄儀伺服式記錄儀采