測(cè)試技術(shù)第4章ppt課件

1、信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理處處理理與與分分析析4.1 電橋電橋4.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容4.3 濾波器濾波器 4.4 放大器放大器 電電橋橋4.1 電橋電橋4.1.1 直流電橋直流電橋電橋用途：將電阻、電感、電容的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋姌蛴猛荆簩㈦娮琛㈦姼?、電容的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵鰤夯螂娏鬏敵黾?lì)電壓為直激勵(lì)電壓為直流電壓流電壓EERRRUba211ERRRUda434電電橋橋dababdUUUERRRRRR)(434211ERRRRRRRR)(43214231若要使若要使Ubd=0，則要使，則要使R1R3=R2R4直流直流電橋平衡條件）電橋平衡條件） 一般令一般令R1=R2=

2、R3=R4=R若電阻若電阻R1可變，變化量為可變，變化量為R，則有：，則有：ERRRRRRRR2*)()(2ERRRRRRRRUUbdy)(43214231電橋輸出：電橋輸出：ERRR)2(2a. 半橋單臂半橋單臂R+REUyABCDRRR半橋單臂半橋單臂電電橋橋當(dāng)當(dāng)RR時(shí)，有時(shí)，有 ERRUy4可看出可看出Uy與與R約成線性關(guān)系約成線性關(guān)系若電阻若電阻R2也可變，變化也可變，變化量為量為 - R，則有：，則有：ERRRRRRRRUUbdy)(43214231電橋輸出：電橋輸出：ERR2這種情況稱(chēng)為半橋雙臂，靈敏度為半橋單臂的兩倍這種情況稱(chēng)為半橋雙臂，靈敏度為半橋單臂的兩倍b. 半橋雙臂半橋雙

3、臂EUyABCDR + RR - RRR半橋雙臂半橋雙臂ERRRRRRRR2*2)()(電電橋橋同理，若同理，若R3和和R4也有變也有變化，變化量分別為化，變化量分別為+ R和和 RERRRRRRRRUUbdy)(43214231電橋輸出：電橋輸出：ERR這種情況稱(chēng)為全橋，靈敏度為半橋雙臂的兩這種情況稱(chēng)為全橋，靈敏度為半橋雙臂的兩倍倍c. 全橋全橋ERRRRRR2*2)()(22全橋全橋EUyABCDR + RR - RR + RR - R電電橋橋半橋和半橋和 全橋的電阻阻值變化特點(diǎn)全橋的電阻阻值變化特點(diǎn)對(duì)角的兩個(gè)橋臂的阻值變化相同；對(duì)角的兩個(gè)橋臂的阻值變化相同；不同對(duì)角橋臂的阻值變化大小相等

4、，方向不同對(duì)角橋臂的阻值變化大小相等，方向相反相反電電橋橋電電橋橋練習(xí)練習(xí)4.1：有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度：有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度S=2.5，R =120，設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?，設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?200e-6 ， 問(wèn)問(wèn)R是多少？是多少？ 若組成半橋單臂電橋，激勵(lì)電壓為若組成半橋單臂電橋，激勵(lì)電壓為2V，問(wèn)輸出電壓，問(wèn)輸出電壓是多少？是多少？練習(xí)練習(xí)4.2 一個(gè)直流應(yīng)變電橋圖一個(gè)直流應(yīng)變電橋圖1a所示，已知所示，已知R1=R2=R3=R4=R=100, E=4V。求：。求：1若若R1為工作應(yīng)變片，其余為外接電阻，且為工作應(yīng)變片，其余為外接電阻，且R1受力受力后變化后變化R1/R=1/100

5、時(shí)，則輸出電壓為多少？時(shí)，則輸出電壓為多少？2若要測(cè)量圖若要測(cè)量圖1b所示懸臂梁的受力所示懸臂梁的受力F, 四個(gè)臂全部為應(yīng)四個(gè)臂全部為應(yīng)變片，請(qǐng)?jiān)诹荷蠘?biāo)出變片，請(qǐng)?jiān)诹荷蠘?biāo)出R1、R2、R3、R4應(yīng)變片粘貼的應(yīng)變片粘貼的位置。位置。電電橋橋前往圖圖1a圖圖1bR1R1R2R2R4R4R3R3E EU0U0F F4.1.2 交流電橋交流電橋激勵(lì)電壓為交流電壓，橋臂采用電感或電容。激勵(lì)電壓為交流電壓，橋臂采用電感或電容。 電電橋橋LrZLrcZcLjrZL接電感時(shí)的阻抗：接電感時(shí)的阻抗：cjrZc1接電容時(shí)的阻抗：接電容時(shí)的阻抗：LjLLeZZ| 22|LrZLcjcceZZ| rLarctgL22

6、1|crZccrarctgc1原理：與直流電橋類(lèi)似，若各橋臂無(wú)變化，則輸原理：與直流電橋類(lèi)似，若各橋臂無(wú)變化，則輸出電壓出電壓Uy=0的平衡關(guān)系式為：的平衡關(guān)系式為：Z1Z3=Z2Z4 1011jeZZ 2022jeZZ3033jeZZ 4044jeZZ則平衡條則平衡條件件04020301ZZZZ4231Z01Z04為各阻抗的模為各阻抗的模 41為阻抗角為阻抗角 電電橋橋例：如圖所示交流電橋的平衡式例：如圖所示交流電橋的平衡式阻抗：阻抗： 11LjRR2、R3 44LjR04020301ZZZZ)()(442311LjRRRLjR若令實(shí)部和虛部分別相等，則有：若令實(shí)部和虛部分別相等，則有： R

7、1R3=R2R44213LRLR電電橋橋eu0問(wèn)題：下圖的輸出問(wèn)題：下圖的輸出電電橋橋正方向正方向調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)4.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) a. 調(diào)制的目的：傳感器得到的信號(hào)常是一些微弱且緩調(diào)制的目的：傳感器得到的信號(hào)常是一些微弱且緩變的電信號(hào)，這種信號(hào)不便于遠(yuǎn)距離傳輸，通過(guò)調(diào)變的電信號(hào)，這種信號(hào)不便于遠(yuǎn)距離傳輸，通過(guò)調(diào)制，使信號(hào)變成較強(qiáng)的高頻信號(hào)，以便傳輸。制，使信號(hào)變成較強(qiáng)的高頻信號(hào)，以便傳輸。b. 調(diào)制：使信號(hào)的某些參數(shù)如幅值在另一信號(hào)的調(diào)制：使信號(hào)的某些參數(shù)如幅值在另一信號(hào)的控制下發(fā)生變化的過(guò)程。調(diào)制有調(diào)幅控制下發(fā)生變化的過(guò)程。調(diào)制有調(diào)幅AM）、調(diào)）、調(diào)頻頻0FM和調(diào)相和調(diào)相P

8、M三種。三種。c. 調(diào)制信號(hào)：控制另一信號(hào)載波參數(shù)變化的信號(hào)。調(diào)制信號(hào)：控制另一信號(hào)載波參數(shù)變化的信號(hào)。調(diào)制信號(hào)是原信號(hào)。調(diào)制信號(hào)是原信號(hào)。d. 載波：被控制的信號(hào)，一般是較高頻率的交變信號(hào)。載波：被控制的信號(hào)，一般是較高頻率的交變信號(hào)。載波信號(hào)是外加信號(hào)。載波信號(hào)是外加信號(hào)。a) a) 幅值調(diào)制幅值調(diào)制(AM)(AM)2cos()()(fttxAtxmc) c) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)(PM)(2cos()(txftAtxmb) b) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)(2cos()(ttxfAtxm調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)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()(ftAt

9、ye. 調(diào)幅信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)、調(diào)相信號(hào)：已調(diào)制的信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)、調(diào)相信號(hào)：已調(diào)制的信號(hào)。f. 解調(diào)：從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。解調(diào)：從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)4.2.1 調(diào)幅及解調(diào)調(diào)幅及解調(diào)1) 調(diào)幅原理)(*)()()(fYfXtytx tx txtf02cos txm tx tx tx調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)參量控制式乘參量控制式乘法運(yùn)算電路法運(yùn)算電路 參量控制式乘法運(yùn)算電路：采用場(chǎng)效應(yīng)管源漏極之參量控制式乘法運(yùn)算電路：采用場(chǎng)效應(yīng)管源漏極之間的溝道電阻間的溝道電阻rDSrDS作為輸入電阻，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸入作為輸入電阻，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸入信號(hào)信號(hào)UxUx

10、和和UyUy的乘積。由于的乘積。由于1 1rDSrDS與柵源極電壓與柵源極電壓UGS(UGS(即即UX)UX)之間有著良好的線性關(guān)系，即之間有著良好的線性關(guān)系，即UGS=UX=KUGS=UX=KrDSrDS，其中，其中K K為比例系數(shù)，則電路輸出為比例系數(shù)，則電路輸出UOUO為為: :乘法器舉例乘法器舉例1：調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)乘法器舉例乘法器舉例2：調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)該全波調(diào)幅電路由兩個(gè)半波調(diào)幅電路組成。在載波信該全波調(diào)幅電路由兩個(gè)半波調(diào)幅電路組成。在載波信號(hào)號(hào)Uc為高電平的半周期內(nèi)，為高電平的半周期內(nèi)，VF1導(dǎo)通，導(dǎo)通，VF2截止，截止，A點(diǎn)點(diǎn)電位等于輸入端電位，同時(shí)由于電位等于輸入端電

11、位，同時(shí)由于VF4導(dǎo)通，導(dǎo)通，VF3截止，截止，B點(diǎn)接地，則輸出電壓點(diǎn)接地，則輸出電壓uo=uab=ui;在在Uc的另半周期內(nèi)，的另半周期內(nèi)，情況正好與上述相反，情況正好與上述相反，B點(diǎn)電位等于輸入端電位，點(diǎn)電位等于輸入端電位，A點(diǎn)點(diǎn)接地，于是接地，于是uo=uab=-ui。上述調(diào)制過(guò)程所對(duì)應(yīng)的信號(hào)波。上述調(diào)制過(guò)程所對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形如圖形如圖b所示。所示。調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)除法運(yùn)算電路除法運(yùn)算電路)(020ffetfj)(020ffetfjtfty02cos)()(210022tfjtfjee假設(shè)假設(shè)由傅立葉變換特性知：由傅立葉變換特性知：)()(212cos000fffftf所以所以)()(

12、21*)(2cos)(000fffffXtftx那么：那么：調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)調(diào)幅信號(hào)的頻譜：調(diào)幅信號(hào)的頻譜：)()(21*)(00fffffX為為)(21fX函數(shù)左移函數(shù)左移函數(shù)的卷積特性得：函數(shù)的卷積特性得：由由調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)留意：留意：a. 調(diào)制前的信號(hào)是低頻信號(hào)，調(diào)制后的信號(hào)是高頻調(diào)制前的信號(hào)是低頻信號(hào)，調(diào)制后的信號(hào)是高頻信號(hào)信號(hào)b. 調(diào)幅時(shí)，調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)是相乘，不是疊加。調(diào)幅時(shí)，調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)是相乘，不是疊加。采用乘法器實(shí)現(xiàn)相乘。采用乘法器實(shí)現(xiàn)相乘。f0和右移和右移f0t ftxtxm02cos 0cos2y tf t x t調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)方法一：方法一： 同

13、步解調(diào)同步解調(diào)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)2) 幅值解調(diào)方法幅值解調(diào)方法 tftxtftxm0202cos2cos tftxtx04cos2121 0cos2y tf t tftxtxm02cos調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)乘法器乘法器濾波器濾波器 tx21tf02cos mx再用低通濾波器將中心頻率為再用低通濾波器將中心頻率為2f0的高頻信號(hào)成分濾的高頻信號(hào)成分濾去，則得到幅值降為一半的原始信號(hào)。去，則得到幅值降為一半的原始信號(hào)。問(wèn)題問(wèn)題1 1：為什么叫同步解調(diào)？：為什么叫同步解調(diào)？將信號(hào)將信號(hào)x(t)x(t)直接與載波直接與載波y(t)y(t)相乘得相乘得x(m)x(m)，解調(diào)時(shí)，解調(diào)

14、時(shí)必須再乘于與必須再乘于與x(m)x(m)相位相同的相位相同的y (t) y (t) 方能復(fù)原出方能復(fù)原出原信號(hào)，故稱(chēng)同步解調(diào)原信號(hào)，故稱(chēng)同步解調(diào)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)同步解調(diào)方法存在的問(wèn)題：同步解調(diào)方法存在的問(wèn)題：?jiǎn)栴}問(wèn)題2 2：調(diào)制時(shí)重疊失真：調(diào)制時(shí)重疊失真解決方法：解決方法：f0fmax f0fmax 其中：其中：fmaxfmax為調(diào)制信號(hào)所有子成分中最高的頻率為調(diào)制信號(hào)所有子成分中最高的頻率通常通常f0fmax調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)方法二：整流檢波方法二：整流檢波 a.a.將調(diào)幅信號(hào)整流；將調(diào)幅信號(hào)整流；b.b.對(duì)整流后的信號(hào)低通濾波對(duì)整流后的信號(hào)低通濾波 半波整流元件：二極管半波整流元件

15、：二極管得到幅值為正的信號(hào)得到幅值為正的信號(hào)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)再濾除高頻成分再濾除高頻成分特點(diǎn)：當(dāng)特點(diǎn)：當(dāng)x(t)0 x(t)0時(shí)，時(shí)，調(diào)幅波與載波反相，調(diào)幅波與載波反相，即相位相差即相位相差180180，載，載波為正負(fù)電壓時(shí)，波為正負(fù)電壓時(shí)，調(diào)幅波為負(fù)正電調(diào)幅波為負(fù)正電壓。壓。問(wèn)題問(wèn)題1 1：過(guò)調(diào)失真：過(guò)調(diào)失真調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)整流檢波方法存在的問(wèn)題：整流檢波方法存在的問(wèn)題：解決方法：解決方法：1 1調(diào)制前對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行偏置，即疊加一個(gè)調(diào)制前對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行偏置，即疊加一個(gè)直流分量，使偏置后的信號(hào)都為正電壓。要求：直流分量，使偏置后的信號(hào)都為正電壓。要求：偏置電壓偏置電壓A A足夠大。足夠

16、大。2 2采用相敏檢波采用相敏檢波調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)方法三：相敏檢波方法三：相敏檢波調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)辨相原理：辨相原理：調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)E EUyUyA AB BC CD DR+RR+RR RR RR R練習(xí)練習(xí)4.3 4.3 有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度S=2.5S=2.5，組，組成半橋單臂電橋，設(shè)應(yīng)變?yōu)槌砂霕騿伪垭姌?，設(shè)應(yīng)變?yōu)?0-3(cos2t+cos10t) 10-3(cos2t+cos10t) ，激勵(lì)電壓激勵(lì)電壓E=2cos100tE=2cos100tV V），求輸出電壓），求輸出電壓uyuy的頻譜？的頻譜？若激勵(lì)電壓為若激勵(lì)電壓為2cos5t2

17、cos5tV V），將產(chǎn)生什么問(wèn)題？），將產(chǎn)生什么問(wèn)題？4.2.2 調(diào)頻及其解調(diào)調(diào)頻及其解調(diào))(0tkxffy調(diào)頻：使載波頻率與調(diào)制信號(hào)的幅值成線性變化。調(diào)頻：使載波頻率與調(diào)制信號(hào)的幅值成線性變化。)*)(2cos()(0ttkxfAty調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)1) 直接調(diào)頻測(cè)量電路直接調(diào)頻測(cè)量電路把被測(cè)物理量的變化直接轉(zhuǎn)換為諧振頻率的變化把被測(cè)物理量的變化直接轉(zhuǎn)換為諧振頻率的變化調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)LC.+.IRUIC.IL.CjRLjZ1/)(CjRLjCjRLj11)()1(CLjRCL被測(cè)物理量被測(cè)物理量如如 LC并并聯(lián)諧振電聯(lián)諧振電路路諧振頻率：諧振頻率： LCf21321*21LCCf

18、Cf2調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)22)1(/|CLRCLZ諧振圓頻率：諧振圓頻率：LC10靈敏度：靈敏度： 則對(duì)于某一個(gè)電容值則對(duì)于某一個(gè)電容值C0，LC電路頻率的變化與電容變化關(guān)系為：電路頻率的變化與電容變化關(guān)系為： 002 CCffLC電路頻率為電路頻率為 CCffCCffff0000002)21 (調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)2) 壓控振蕩器壓控振蕩器 1. 若若u0輸出正電壓，則輸出正電壓，則A2輸出正電壓，受穩(wěn)壓管輸出正電壓，受穩(wěn)壓管Dz鉗制為鉗制為+u01，二極管，二極管D不不 導(dǎo)通，輸入電壓導(dǎo)通，輸入電壓u1作為積作為積分電路分電路A1的輸入，使的輸入，使u0逐逐漸變??；漸變??；2. 當(dāng)當(dāng)u0

19、小到負(fù)值的時(shí)候，小到負(fù)值的時(shí)候，A2的輸出為負(fù)，受穩(wěn)壓管的輸出為負(fù)，受穩(wěn)壓管Dz鉗制為鉗制為-u01，二極管，二極管D導(dǎo)通，積分電路導(dǎo)通，積分電路A1的輸入的輸入為負(fù)值，輸出為負(fù)值，輸出u0逐漸增大；逐漸增大；3. 當(dāng)當(dāng)u0增大到正值的時(shí)候，增大到正值的時(shí)候，A2的輸出為正，轉(zhuǎn)的輸出為正，轉(zhuǎn)1；4. 因此，因此，u0輸出一方波，輸出一方波，其振蕩頻率由輸入電壓其振蕩頻率由輸入電壓u1決定。決定。調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)A1：積分放大器：積分放大器A2：同相放大器：同相放大器3) 鑒頻器用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)）鑒頻器用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)）變壓器耦合的諧振回路鑒頻法變壓器耦合的諧振回路鑒頻法調(diào)調(diào)制制與與解解

20、調(diào)調(diào)鑒頻器的電壓頻率特性曲線鑒頻器的電壓頻率特性曲線利用特性曲線中亞諧振區(qū)近似直線的一段，從而使幅值與頻率保持線性關(guān)系利用特性曲線中亞諧振區(qū)近似直線的一段，從而使幅值與頻率保持線性關(guān)系亞諧振亞諧振區(qū)區(qū)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)濾濾波波器器第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器1. 濾波器的用途：濾波器為選頻裝置，只允濾波器的用途：濾波器為選頻裝置，只允許特定的頻率成分許特定的頻率成分 經(jīng)過(guò)濾除干擾躁聲）。經(jīng)過(guò)濾除干擾躁聲）。2. 濾波器分類(lèi)濾波器分類(lèi)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3. 理想濾波器理想濾波器理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不理想濾波器是指

21、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。失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。又根據(jù)不失真測(cè)試的條件，可得又根據(jù)不失真測(cè)試的條件，可得理想濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)：理想濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)：濾濾波波器器4. 實(shí)際濾波器實(shí)際濾波器 在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中通帶和阻帶間應(yīng)沒(méi)在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中通帶和阻帶間應(yīng)沒(méi)有嚴(yán)格的界限，存在一個(gè)過(guò)渡帶。有嚴(yán)格的界限，存在一個(gè)過(guò)渡帶。 濾濾波波器器分貝計(jì)算式：分貝計(jì)算式：10lgX1)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相相比應(yīng)小于比應(yīng)小于-3dB-3dB。參數(shù)參數(shù)x

22、 x的分貝表示：的分貝表示：2)2)截止頻率截止頻率fc :fc :幅頻特性值等于幅頻特性值等于0.707A00.707A0（-3dB-3dB所對(duì)應(yīng)的頻率。上截止頻率所對(duì)應(yīng)的頻率。上截止頻率fc2fc2，下截止頻率，下截止頻率fc1.fc1.3)3)帶寬帶寬B B：上下兩截止頻率之差稱(chēng)為帶寬：上下兩截止頻率之差稱(chēng)為帶寬 恒帶寬濾波器恒帶寬濾波器 B=fc2-fc1B=fc2-fc1 恒帶寬比濾波器恒帶寬比濾波器 B=(2n-B=(2n-1)fc11)fc1濾濾波波器器)(log2010 x5)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(chēng)為品質(zhì)因數(shù)：中心頻率和帶寬之比稱(chēng)為品質(zhì)因數(shù) 6)6)倍

23、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之之間幅頻特性的衰減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的間幅頻特性的衰減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。衰減量。7)7)濾波器因素濾波器因素: -60dB: -60dB帶寬與帶寬與-3dB-3dB帶寬的比值帶寬的比值衰減量分別為衰減量分別為-60dB-60dB和和-3dB-3dB）。與倍頻程選擇性）。與倍頻程選擇性類(lèi)似類(lèi)似濾濾波波器器4)4)中心頻率中心頻率f0f01200122ccccffffff定義一：定義一：定義二：定義二：5 5 無(wú)源無(wú)源RCRC濾波器濾波器 在測(cè)試系統(tǒng)中，常用在測(cè)試系統(tǒng)中，常用R

24、CRC濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域?yàn)V波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高。而中信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高。而RCRC濾波器電路簡(jiǎn)濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且可選單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且可選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件 。 1) 1) 一階一階RCRC低通濾波器低通濾波器 濾濾波波器器xxyEjRCECjRCjE1111為一階系統(tǒng)，時(shí)間常數(shù)為一階系統(tǒng)，時(shí)間常數(shù)RC2)(11)(RCA)()(RCarctg濾濾波波器器濾濾波波器器練習(xí)練習(xí)4.4有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度S=2.5，組成半，組成半橋單臂電橋，設(shè)應(yīng)變?yōu)闃騿伪垭姌颍O(shè)應(yīng)變?yōu)?.2cos

25、10t） ，激勵(lì)，激勵(lì)電壓電壓E=5cos100tV）。若采用整流檢波和無(wú)源）。若采用整流檢波和無(wú)源RC低通濾波，問(wèn)濾波電路的電阻電容值的限制低通濾波，問(wèn)濾波電路的電阻電容值的限制條件？條件？濾濾波波器器2) 2) 一階一階RCRC高通濾波器高通濾波器 xxyEjRCRCECjRRE12)(1)(RCRCA)1()(RCarctg濾濾波波器器RCc1221)(1)(2222cccRCRCA上截止頻率幅值：上截止頻率幅值：RCfc212濾濾波波器器3) RC3) RC帶通濾波器帶通濾波器 可以簡(jiǎn)單看作為低可以簡(jiǎn)單看作為低通濾波器和高通濾通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)波器的串聯(lián)jCRCRCjRHHH2

26、222112111)()()(濾濾波波器器無(wú)源無(wú)源RC濾波器存在問(wèn)題：濾波器存在問(wèn)題：倍頻程選擇特性差即衰減慢），采用多級(jí)串聯(lián)的倍頻程選擇特性差即衰減慢），采用多級(jí)串聯(lián)的方式可加速衰減，但又引起負(fù)載效應(yīng)和相位增大的方式可加速衰減，但又引起負(fù)載效應(yīng)和相位增大的問(wèn)題。問(wèn)題。濾濾波波器器4. 有源濾波器有源濾波器1) 有源低通濾波器有源低通濾波器RCjUUcjRcjUUiic111濾波器濾波器1：濾濾波波器器URRUfo)1 (1RCjRRUUFio111RC21)(11)1 ()(RCRRAfRC1上截止頻率上截止頻率濾濾波波器器)(jT0ufA021ufA0濾波器濾波器2：濾濾波波器器二階有源高

27、通濾波器二階有源高通濾波器2) 有源高通濾波器有源高通濾波器一階有源高通濾波器一階有源高通濾波器濾濾波波器器3) 有源帶通濾波器有源帶通濾波器濾濾波波器器4 4 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)值關(guān)系，可以分為兩種。器中心頻率與帶寬之問(wèn)的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。1) 1) 恒帶寬帶通濾波器恒帶寬帶通濾波器 )(21210ccfff濾濾波波器器2) 2) 恒帶寬比帶通濾波器恒帶寬比帶通濾波器 122cncff12/2021cnccffff（倍頻程濾波器）（倍頻程濾波器）

28、n：倍頻程數(shù)：倍頻程數(shù) （稱(chēng)為（稱(chēng)為n倍頻程濾波倍頻程濾波器，若器，若n=1/3，則稱(chēng)為，則稱(chēng)為1/3倍頻程濾倍頻程濾波器）波器）濾濾波波器器1 1倍頻程濾波器倍頻程濾波器濾濾波波器器濾除信號(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)律前往放放大大器器第四節(jié)第四節(jié) 放大器放大器 放大器的作用放大器的作用 傳感器的輸出信號(hào)微弱，需要用放大電路放傳感器的輸出信號(hào)微弱，需要用放大電路放大大2. 對(duì)放大器的要求對(duì)放大器的要求1足夠的放大倍數(shù)足夠的放大倍數(shù)2高輸入阻抗高輸入阻抗 因?yàn)榉糯笃鞯妮斎胱杩故菧y(cè)量電路的負(fù)載，因?yàn)榉糯笃鞯妮斎胱杩故菧y(cè)量電路的負(fù)載，放大器的輸入阻

29、抗高，則測(cè)量電路的輸出電壓較放大器的輸入阻抗高，則測(cè)量電路的輸出電壓較大。大。放放大大器器3低輸出阻抗低輸出阻抗 因?yàn)榉糯笃鞯妮敵鲎杩故秦?fù)載電路的內(nèi)阻，輸出因?yàn)榉糯笃鞯妮敵鲎杩故秦?fù)載電路的內(nèi)阻，輸出阻抗小，則負(fù)載的輸出電壓大。阻抗小，則負(fù)載的輸出電壓大。4高共模抑制能力高共模抑制能力 Ad：差模增益；：差模增益；Ac：共模增益；：共模增益； 共模抑制比共模抑制比(common-mode rejection ratio, CMRR )： k=Ad/Ac 5低溫漂、低噪聲等。低溫漂、低噪聲等。)(21)(0uuAuuAucd放放大大器器3. 放大倍數(shù)的確定放大倍數(shù)的確定 使電壓幅值盡量充滿使電壓幅

30、值盡量充滿A/D轉(zhuǎn)換器的整個(gè)量程。轉(zhuǎn)換器的整個(gè)量程。 如如12位的位的A/D轉(zhuǎn)換器，參考電壓轉(zhuǎn)換器，參考電壓 - 5 + 5V，共有，共有212=4096個(gè)數(shù)字編碼，能分辨的最小電壓為個(gè)數(shù)字編碼，能分辨的最小電壓為10/40962.5mV。設(shè)計(jì)放大器的放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)使量程。設(shè)計(jì)放大器的放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)使量程電壓值處于電壓值處于-55V之間，盡量使測(cè)量上下限電壓為之間，盡量使測(cè)量上下限電壓為-5V和和+5V。以提高分辨力。以提高分辨力。放放大大器器3. 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器- -+ +R1R2uiu0Rf1反相放大器反相放大器反相放大器的輸入阻抗為反相放大器的輸入阻抗為R1，輸出阻抗為，輸出阻抗為0放放大大器器放大倍數(shù)放大倍數(shù)1RRf，通常，通常Rf較大，較大，R1較小較小ifuRRu10u1- -+ +R1R2uiu0Rfii11ii 10RuRuiffiRuuRuu011101u又放放大大器器u1- -+ +R1R2uiu0Rfi2i1i12ii fiiRuuRu01fRuuRu01110iuu 1又2同相放大器同相放大器輸入阻抗輸入阻抗，輸出阻抗，輸出阻抗0ifuRRu)1 (10放大倍數(shù)放大倍數(shù)11