清華大學(xué)測(cè)試技術(shù)第九章

1、第四章第四章 測(cè)試信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理測(cè)試信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理清華大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)研究所清華大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)研究所測(cè)試信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理測(cè)試信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理5.15.1 電橋電橋5.25.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 5.35.3 濾波濾波5.45.4 模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換器 本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)測(cè)試信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理的作用和意義；測(cè)試信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理的作用和意義；電橋作用原理及其在信號(hào)調(diào)理中的作用；電橋作用原理及其在信號(hào)調(diào)理中的作用；信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的原理及其相關(guān)電路；信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的原理及其相關(guān)電路；基本類型的濾波器的工作原理、相關(guān)電路基本類型的濾波器的工作原理、相關(guān)電路及其應(yīng)用；及其應(yīng)用

2、；5.1 5.1 電橋電橋電橋：將電阻、電容、電感等參數(shù)的變電橋：將電阻、電容、電感等參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電路。路。分類：分類：n根據(jù)其所采用的激勵(lì)電源類型：根據(jù)其所采用的激勵(lì)電源類型： w直流電橋直流電橋w交流電橋交流電橋n根據(jù)其工作原理分類：根據(jù)其工作原理分類：w歸零法歸零法w偏值法偏值法一、直流電橋一、直流電橋工作原理：利用四個(gè)橋臂工作原理：利用四個(gè)橋臂中的一個(gè)或數(shù)個(gè)的阻值變中的一個(gè)或數(shù)個(gè)的阻值變化而引起電橋輸出電壓的化而引起電橋輸出電壓的變化變化 。電路分析：電路分析：a和和b之間與之間與a和和d之間的電位之間的電位差分別為：差分別

3、為：圖5.1 直流電橋結(jié)構(gòu)形式 021141eRRRRIUab043442eRRRRIUad（5.2）（5.3）輸出電壓輸出電壓 ： 電橋平衡條件：電橋平衡條件：直流電橋的連接形式：直流電橋的連接形式：n半橋單臂半橋單臂 n半橋雙臂半橋雙臂 n全橋全橋 043214231eRRRRRRRRUUeadaby（5.4）4231RRRR（5.5）圖5.2 直流電橋的聯(lián)接方式（a）半橋單臂 （b）半橋雙臂 （c）全橋 n半橋單臂連接形式：工作時(shí)僅有一個(gè)橋臂電阻值半橋單臂連接形式：工作時(shí)僅有一個(gè)橋臂電阻值隨被測(cè)量而變化，設(shè)該電阻為隨被測(cè)量而變化，設(shè)該電阻為R1，變化量為，變化量為R，則由式（則由式（5.

4、4）可得：）可得：設(shè)相鄰橋臂的阻值相等，亦即：設(shè)相鄰橋臂的阻值相等，亦即：R1=R2=R0,R3=R4=R0,又若又若R0=R0,則則 若若R0 ；n若為電容性阻抗時(shí)，若為電容性阻抗時(shí)， 0,0 (b) R(t)0,2 (c)與(d) R(t)0圖5.22 相敏解調(diào)過程的波形轉(zhuǎn)換情形 相敏解調(diào)器解調(diào)的波形轉(zhuǎn)換過程：相敏解調(diào)器解調(diào)的波形轉(zhuǎn)換過程： 當(dāng)調(diào)制信號(hào)當(dāng)調(diào)制信號(hào)R(t)為正時(shí)為正時(shí)(圖圖5.22(c)中的中的0t1時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi))，檢波器相應(yīng)輸出為，檢波器相應(yīng)輸出為ey1。從圖。從圖5.21(a)和和(b)中可以看到，無論在中可以看到，無論在0或或2時(shí)間里，電流時(shí)間里，電流if流過負(fù)載流過負(fù)

5、載Rf的方向不變，即此時(shí)輸出電壓的方向不變，即此時(shí)輸出電壓ey1為正為正值。值。 當(dāng)當(dāng)R(t)=0時(shí)（圖時(shí)（圖5.22(b)中的中的t1點(diǎn)），負(fù)載電點(diǎn)），負(fù)載電阻阻Rf兩端電位差為零，因此無電流流過兩端電位差為零，因此無電流流過Rf，此時(shí)輸，此時(shí)輸出電壓出電壓ey1=0。 當(dāng)調(diào)制信號(hào)當(dāng)調(diào)制信號(hào)R(t)為負(fù)時(shí)為負(fù)時(shí)(圖圖5.22(b)中的中的t1t2段段)，調(diào)幅波，調(diào)幅波ey相對(duì)于載波相對(duì)于載波e0的極性正好相差的極性正好相差180，此時(shí)從圖此時(shí)從圖5.21(c)和和(d)中可看到，電流流過中可看到，電流流過Rf的方的方向與前相反，即此時(shí)輸出電壓向與前相反，即此時(shí)輸出電壓ey1為負(fù)值。為負(fù)值。 分析：分析：通過相敏檢波可得到一個(gè)幅值和極性均隨調(diào)制通過相敏檢波可得到一個(gè)幅值和極性均隨調(diào)制信號(hào)的幅值與極性改變的信號(hào)，它真正地重現(xiàn)信號(hào)的幅值與極性改變的信號(hào)，它真正地重現(xiàn)了原被測(cè)信號(hào)。了原被測(cè)信號(hào)。 在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的是，變壓器在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的是，變壓器B B