測控電路張國雄1-5章

2.信號放大電路張國雄天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院精密測試技術(shù)及儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室電子郵件：gxzhang@2.信號放大電路何謂測量放大電路？

在測量控制系統(tǒng)中，用來放大傳感器輸出的微弱電壓、電流或電荷信號的放大電路稱為測量放大電路。測量放大電路是測控電路的基本組成部分，本章討論以精為主線，將靈放在重要位置，同時考慮快與可靠?；疽螅孩俚驮肼?；②低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移；③高共模輸入范圍和高共模抑制比；④一定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益；⑤線性好；⑥輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配；⑦足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率。以上要求都是圍繞“精”提出來的，同時考慮快。2.信號放大電路R2ui+∞-+NR1R3

從靈和安全可靠出發(fā)，還需要：①可調(diào)閉環(huán)增益放大電路；②參量放大電路；③電荷放大電路；④隔離放大電路。也有利于提高精度。還需要考慮低成本。2.信號放大電路2.信號放大電路

測量放大電路的主要誤差源

高共模抑制比放大電路高輸入阻抗放大電路

低漂移放大電路

電橋放大電路2023/2/22.信號放大電路

隔離放大電路

電荷放大電路

增益可控放大電路2023/2/22.信號放大電路2.1測量放大電路的主要誤差源

2.1運(yùn)算放大器件的主要誤差源序號參數(shù)名稱理想值實(shí)際值

1差模增益∞90～100dB以上2共模增益00dB以上3輸入阻抗∞100kΩ～數(shù)兆歐4輸出阻抗010Ω～數(shù)百歐5帶寬0～∞0～10Hz（或0～10kHz）6動態(tài)范圍0～供電電壓有限部分7輸入失調(diào)電壓0納伏至毫伏8輸入失調(diào)電流0皮安至微安9噪聲0納伏至微伏+∞-+N2023/2/22.1

測量放大電路的主要誤差源

2.信號放大電路采用負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)放大器可以擴(kuò)大帶寬和線性范圍。最主要的誤差因素是噪聲與失調(diào)漂移。固定的失調(diào)可以通過調(diào)整來解決。2.信號放大電路2.1測量放大電路的主要誤差源式中k——玻耳茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K；T——導(dǎo)體的絕對溫度（K）；B——測量系統(tǒng)的噪聲帶寬(Hz)；R——導(dǎo)體阻抗的實(shí)部(Ω)。

噪聲噪聲就是干擾有用信號的某種不希望的擾動。通常，把外部來的稱為干擾，把內(nèi)部產(chǎn)生的稱為噪聲。熱噪聲由導(dǎo)體中的電荷載流子的熱激振動引起的噪聲2023/2/22.信號放大電路2.1測量放大電路的主要誤差源低頻噪聲與晶體管表面的狀態(tài)以及PN結(jié)的漏電流有關(guān)的噪聲式中k1——與材料有關(guān)的常量，其量綱與a、b有關(guān)；I

——工作電流(A)；a、b——由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)，對各種半導(dǎo)體，b=0.8~1.5，a通常為1；

f

——工作頻率(Hz)。

散彈噪聲

流過二極管、三極管位壘層的載流子不是連續(xù)的，而是脈沖性質(zhì)的，電流的方均值或方均根值不為零

式中q——電子電荷，為1.59×10-19C；

IDC——直流電流(A)；

B——測量系統(tǒng)的噪聲帶寬(Hz)。2.信號放大電路2.1測量放大電路的主要誤差源減小噪聲影響的主要措施（1）采用噪聲小的器件；（2）采用信號調(diào)制解調(diào)與濾波，限制通頻帶；（3）采用屏蔽措施；（4）采用高共模抑制比電路。2.信號放大電路2.1測量放大電路的主要誤差源減小漂移影響的主要措施（1）采用低漂移放大電路；（2）合理設(shè)計偏置電路；（R3=R1//R2

）（3）采用信號調(diào)制解調(diào)。uoR2ui+∞-+NR1R32.信號放大電路2.1測量放大電路的主要誤差源在許多情況下需要測量的參數(shù)是差值形狀誤差、位置誤差、差壓、溫差 有許多參數(shù)表面上看不是差值，實(shí)際還是差值在多數(shù)情況下外界干擾主要是共模干擾在集成電路制造中，比較容易保證的是參數(shù)的一致性2.信號放大電路2.2高共模抑制比放大電路精一、基本差動放大電路基本差動放大電路是反相放大電路與同相放大電路的組合2.信號放大電路ui+∞+-NuoR1R2R3uoui+∞-+NR1R2R3反相放大電路同相放大電路2.2高共模抑制比放大電路一、基本差動放大電路2.信號放大電路uo+∞-+Nui1R1R2R4ui2R3ui1作用時電路的輸出uo1

ui2作用時電路的輸出uo2

2.2高共模抑制比放大電路獨(dú)立作用原理2023/2/22.信號放大電路一、基本差動放大電路取R2//R1=R4//R3

具有共模抑制能力。

2.2高共模抑制比放大電路uo+∞-+Nui1R1R2R4ui2R32.信號放大電路一、基本差動放大電路實(shí)際上不可能完全做到R2//R1=R4//R3

2.2高共模抑制比放大電路2.信號放大電路一、基本差動放大電路電路結(jié)構(gòu)簡單，但輸入阻抗較低，增益調(diào)節(jié)困難。2.2高共模抑制比放大電路2.信號放大電路二、同相串聯(lián)高共模抑制比放大電路uoui2ui1R4R3uo1R2R1∞+-+N2∞+-+N1特色：1.同相輸入、高輸入阻抗；2.對于N2仍然是差動放大電路2.2高共模抑制比放大電路基爾霍夫定理2.信號放大電路二、同相串聯(lián)高共模抑制比放大電路取2.2高共模抑制比放大電路uoui2ui1R4R3uo1R2R1∞+-+N2∞+-+N1增益與共模抑制比牽連2.信號放大電路三、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路ui1ui2uo1uo2R1R0R2R7RPR8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N32.2高共模抑制比放大電路RP調(diào)整兩臂平衡2.信號放大電路電路特點(diǎn)：輸入阻抗高；增益調(diào)整方便；對于理想運(yùn)放，共模抑制比趨向無限大。R7RPR8R3R4R6uoR5∞-++N3ui1ui2uo1uo2R1R0R2∞+-+N1IR∞-++N2三、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路2.2高共模抑制比放大電路2.信號放大電路四、帶有源屏蔽的共模抑制比放大電路2.2高共模抑制比放大電路uo∞+-+N1ui2R1R5R2ui1R4R3R3R4∞-++N2∞-++N3uo2uo1在信號傳輸中常采用屏蔽電纜當(dāng)傳感器與測量放大電路間有一定距離時，常用屏蔽電纜連接，屏蔽層一般接地。電纜輸入芯線與其屏蔽層之間的電容C1和C2

，以及傳感器和傳輸電纜內(nèi)阻RS1和RS2將在放大器輸入端形成兩個積分電路。共模輸入信號uic

在RS1、RS2上產(chǎn)生jωRS1C1uic、jωRS2C2uic的壓降

2.信號放大電路四、帶有源屏蔽的共模抑制比放大電路差動放大器abuicui1ui2RS1RS2C1C2uo2.2高共模抑制比放大電路引起輸出端差模電壓2.信號放大電路四、帶有源屏蔽的共模抑制比放大電路對于原來的電路2.2高共模抑制比放大電路uo∞+-+N1ui2R1R5R2ui1R4R3R3R4∞-++N2∞-++N3uo2uo1引入有源屏蔽驅(qū)動電路，屏蔽電纜芯線與屏蔽層共模電壓為零，消除了屏蔽電纜電容的影響。2.信號放大電路四、帶有源屏蔽的共模抑制比放大電路2.2高共模抑制比放大電路∞+-+N1ui2R1R5R2R0R0ui1ucR4R3R3R4∞-++N2∞-++N3uo（1）差動放大器件特性不一致共模電壓產(chǎn)生差動電壓引起共模抑制比變化2.信號放大電路五、運(yùn)放器件偏離理想特性的影響2.2高共模抑制比放大電路R7RPR8R3R4R6uoR5∞-++N3ui1ui2uo1uo2R1R0R2∞+-+N1IR∞-++N2（2）差動放大器特性不理想共模增益同時受阻抗不匹配和運(yùn)算放大器N3的有限共模抑制比影響，由阻抗不匹配引起附加共模增益運(yùn)算放大器N3的有限共模抑制比引起的附加共模增益2.信號放大電路五、運(yùn)放器件偏離理想特性的影響2.2高共模抑制比放大電路2.信號放大電路五、運(yùn)放器件偏離理想特性的影響（2）差動放大器特性不理想總附加共模增益比總共模抑制比2.2高共模抑制比放大電路某些傳感器輸出的信號電壓常在在微伏級，且為直流緩變信號，漂移是一個關(guān)鍵難題。常用措施包括(1)盡早調(diào)制；(2)共模抑制；(3)采用低漂移信號放大電路。許多情況下難以在傳感器內(nèi)直接調(diào)制，減小測量放大電路的電壓漂移，實(shí)現(xiàn)低漂移信號放大至關(guān)重要。集成電路中放大器通過模擬開關(guān)切換輪換工作，半個周期測量保存、失調(diào)電壓，另半個周期放大輸出，對失調(diào)電壓進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)零。

2.3低漂移放大電路2.信號放大電路精2.信號放大電路2.3低漂移放大電路Uo∞-++N3K1C1Sa2R2Sb2Sa1-++N1K2-++N2UiSb1R1∞-++N4時鐘2.信號放大電路2.3低漂移放大電路∞-++N3UoK1C1Sa2R2Sb2Sa1-++N1K2-++N2UiSb1R1∞-++N4高低2.信號放大電路2.3低漂移放大電路b)誤差保持K2C1UC1Uo1R1R2K1-++N1-++N2U0s1U0s22.信號放大電路2.3低漂移放大電路Uo∞-++N3K1C1Sa2R2Sb2Sa1-++N1K2-++N2UiSb1R1∞-++N4時鐘高低2.信號放大電路2.3低漂移放大電路c)調(diào)零放大輸出UoC1UiR1R2K1-++N1U0s12.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路問題提出：電路的接入不應(yīng)該影響原系統(tǒng)工作狀態(tài)有些傳感器（如電容式、壓電式）的輸出阻抗很高，可達(dá)108Ω以上，這就要求其測量放大電路具有很高的輸入阻抗，不至于因?yàn)榉糯箅娐返慕尤胧箓鞲衅鬏敵鲂盘柎蠓认陆?。開環(huán)集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗通常都很高，但反相運(yùn)算放大電路等，其輸入阻抗遠(yuǎn)低于同相運(yùn)算放大電路。R2ui+∞-+NR1R3精2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路uoui+∞+-NR1R2R3+∞+-NuiuoR1R2b)

跟隨電路a)

同相放大電路采用同相輸入具有很高輸入阻抗2.信號放大電路uo+∞+-NuiR1R2R3R4C12.4高輸入阻抗放大電路對于交流放大器需要為電容提供放電通道，它使輸入阻抗大幅度下降交流放大電路2023/2/2c)自舉式高輸入阻抗放大電路uoR1R2C2C1R3∞-++ui自舉電路是利用反饋使輸入電阻的兩端近似為等電位，減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路。2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路2023/2/2d)交流電壓跟隨電路uouiR1R2C2C1R3∞-++2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路2023/2/2e)電流補(bǔ)償型電路輸入電阻為Ri=(R1R2)/(R2-R1)當(dāng)R2=R1時，Ri→∞，i2=i1

uo1uii1i2R1iuo22R1R3R2∞-++N1∞-++R3N22.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路2023/2/22.信號放大電路2.5電橋放大電路P應(yīng)變片測量力uuo靈2.信號放大電路2.5電橋放大電路uuousucx線圈測桿工件銜鐵何謂電橋放大電路？由傳感器電橋和運(yùn)算放大器組成的放大電路，或由傳感器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的電橋都稱為電橋放大電路。應(yīng)用于何種場合？應(yīng)用于電參量式傳感器，如電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等，經(jīng)常通過電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號，并用運(yùn)算放大器作進(jìn)一步放大，或由傳感器和運(yùn)算放大器直接構(gòu)成電橋放大電路，輸出放大了的電壓信號。

2.5電橋放大電路2.信號放大電路2023/2/2（一）反相輸入電橋放大電路Z1Z2Z4Z3R2R1bauou∞-++Na點(diǎn)為虛地，故uo反饋到R1兩端的電壓定是-uab2.5電橋放大電路2.信號放大電路Z1=Z2=Z4=R,Z3=R(1+δ),δ=ΔR/R

2023/2/22.信號放大電路R+ΔRR2R1uo∞-++NRRRu2.5電橋放大電路（二）同相輸入電橋放大電路（三）差動輸入電橋放大電路2.5電橋放大電路R1=R2>>R

ua=ub

2.信號放大電路∞-++NR2=R1uoR1uR(1+δ)uaubRRR2023/2/2（四）線性電橋放大電路2.5電橋放大電路2.信號放大電路uoR3R2

=R(1+δ)R1uuaR1ub∞-++Nua

=ub

當(dāng)R3=R時量程較大，但靈敏度較低2023/2/2電荷放大電路是一種輸出電壓與輸入電荷成比例關(guān)系的測量放大電路。例如，壓電式傳感器或電容式傳感器可將某些被測量（如力、壓力等）轉(zhuǎn)換成電荷信號輸出，再通過電荷放大電路輸出放大了的電壓信號。因此，電荷放大電路亦稱為電荷-電壓變換電路。2.信號放大電路2.6電荷放大電路

靈2.信號放大電路2.6電荷放大電路

QCRRiCiCcRsCs∞-++Nuob)實(shí)際等效電路圖QCuo∞-++Na)基本原理圖Cs—傳感器等效電容，Rs—傳感器泄漏電阻，Cc—電纜電容，Ri—運(yùn)算放大器的輸入電阻，Ci—運(yùn)算放大器的輸入電容。R

—電荷泄放電阻。2.信號放大電路2.6電荷放大電路

把C、R等效到N的輸入端時，等效電阻R/(1+K)，等效電容C′=C(1+K)，K足夠大

2.信號放大電路2.6電荷放大電路

足夠大,相對運(yùn)算誤差頻率特性,下限截止頻率高頻特性由運(yùn)放器件特性決定

增益可控放大電路可以根據(jù)被測量值自動調(diào)整增益，以適應(yīng)測量不同范圍量值需要，使用靈活，有利于提高測量精度。(1)改變反饋電阻的自動增益調(diào)整電路

Rx=R3+r

V飽和導(dǎo)通，r很小，電路增益最大;

V截止，r→∞，電路增益最小。

2.信號放大電路2.7增益可控放大電路

uoR2R4R1ui控制信號R3∞-++NV靈(2)可編程增益放大電路

根據(jù)需要將R3~R6與

R2并聯(lián)，使增益減小。2.信號放大電路2.7增益可控放大電路

增益A

B

C

D10011115001111010112110111110UoUi1MΩ110kΩ20.4kΩ10.1kΩABCDR21MΩR110kΩ10kΩ∞-++NR3R4R5R6（3）LH0084集成可編程增益差動放大器

2.信號放大電路2.7增益可控放大電路

譯碼器和開關(guān)驅(qū)動電路Ui1R6Sa110kΩU1Sa2Sa3Sa4Sb4Sb3Sb2Sb19R46kΩR22kΩR14kΩR32kΩR56kΩR710kΩR910kΩR1330kΩR1560kΩR1460kΩR810kΩR1230kΩR1010kΩR1110kΩD0D1數(shù)字地8×107×46×110Uo131612151114∞+-+N1∞-++N3########U23Ui2∞-++N2（3）LH0084集成可編程增益差動放大器

改變R0、R1、R2改變差動級增益。改變R5、R6改變末級增益。2.信號放大電路2.7增益可控放大電路

ui1ui2uo1uo2R1R0R2R7RPR8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N32.信號放大電路2.7增益可控放大電路

LH0084的數(shù)字輸入、輸出端子連接和放大倍數(shù)表什么是隔離放大電路？隔離放大電路的輸入、輸出和電源電路之間沒有直接的電路耦合，即信號在傳輸過程中沒有公共的接地端。應(yīng)用于何種場合？隔離放大電路主要用于便攜式測量儀器和某些測控系統(tǒng)（如生物醫(yī)學(xué)人體測量、自動化試驗(yàn)設(shè)備、工業(yè)過程控制系統(tǒng)等）中，能在噪聲環(huán)境下以高阻抗、高共模抑制能力傳送信號。2.8隔離放大電路2.信號放大電路靈、可靠2023/2/2（一）基本原理(1)組成及符號－＋輸入放大器R1R1R2RisoCisoR2uo隔離器輸出放大器－＋uducuiso2.8隔離放大電路2.信號放大電路2023/2/2（一）基本原理(2)原理框圖a)變壓器耦合b)光電耦合浮置電源輸入調(diào)制放大器耦合變壓器輸出解調(diào)放大器輸出輸入－＋浮置電源光耦合器輸入放大器－＋輸出放大器輸出輸入LEDV2.8隔離放大電路2.信號放大電路2023/2/2（二）通用隔離放大電路

(1)AD277變壓器耦合隔離放大器隔離電源振蕩器調(diào)制器輸入屏蔽解調(diào)器輸出屏蔽268734195＋15V－15V13121016－U100kΩ100kΩ1MΩ141115＋U∞-++N1∞-++N22.8隔離放大電路2.信號放大電路2023/2/2(2)互補(bǔ)式光電耦合放大電路i1=10V/R2+ui/R1i2=10V/R3+uo/(R5+Rp)i1=i2,

R2=R3uo=(R5+Rp)ui/R12.8隔離放大電路∞-++N1C-10VVLC1i1R2+10V+10VVLC2i2R3R1ui-10VuoRp∞-++N2R43.9kΩR5u1R02.信號放大電路2023/2/22-32-72-13思考題與習(xí)題3.信號調(diào)制解調(diào)電路張國雄天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院精密測試技術(shù)及儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室電子郵件：gxzhang@

精3.信號調(diào)制解調(diào)電路

調(diào)制解調(diào)的功用與類型

調(diào)幅式測量電路

調(diào)相式測量電路

調(diào)頻式測量電路脈沖調(diào)制式測量電路2023/2/2調(diào)制解調(diào)的功用與類型(1)什么是信號調(diào)制？調(diào)制(Modulation)就是用一個信號（稱為調(diào)制信號,modulatingsignal

）去控制另一個做為載體的信號（稱為載波信號carrying

signal

），讓后者的某一特征參數(shù)按前者變化。

(2)什么是解調(diào)？從已經(jīng)調(diào)制的信號（稱為已調(diào)信號，modulatedsignal）中提取反映被測量值的測量信號，稱為解調(diào)(Demodulation)

。

3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/2調(diào)制解調(diào)的功用與類型(3)在測控系統(tǒng)中為什么要采用信號調(diào)制？

在測控系統(tǒng)中，進(jìn)入測控電路的除了傳感器輸出的測量信號外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號一般又很微弱，將測量信號從含有噪聲的信號中分離出來是測控電路的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦予一定特征，這就是調(diào)制的主要功用。調(diào)制還有利于減小漂移的影響，是提高測控系統(tǒng)精度的重要手段。

3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/2調(diào)制解調(diào)的功用與類型(4)

在測控系統(tǒng)中常用的調(diào)制方法有哪幾種？

在信號調(diào)制中常以一個高頻正弦信號作為載波信號。一個正弦信號有幅值、頻率、相位三個參數(shù)，可以對這三個參數(shù)進(jìn)行調(diào)制，分別稱為調(diào)幅(Amplitudemodulation)、調(diào)頻(Frequencymodulation)和調(diào)相(Phasemodulation)

。也可以用脈沖信號作載波信號?？梢詫γ}沖信號的不同特征參數(shù)作調(diào)制，最常用的是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，稱為脈沖調(diào)寬(Pulsewidthmodulation)

。3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路一、調(diào)幅信號的一般表達(dá)式(1)

什么是調(diào)幅？寫出調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫出其波形。

調(diào)幅就是用調(diào)制信號x去控制高頻載波信號的幅值。常用的是線性調(diào)幅，即讓調(diào)幅信號的幅值按調(diào)制信號x的線性函數(shù)變化。調(diào)幅信號的一般表達(dá)式可寫為：Us=(Um+mx)cosωct

3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路a)調(diào)制信號b)載波信號d)雙邊帶調(diào)幅信號c)調(diào)幅信號3.1.1

調(diào)幅原理與方法tttxOOucOusustO2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(2)何謂雙邊帶調(diào)幅？寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫出波形

假設(shè)調(diào)制信號x是角頻率為Ω的余弦信號x=XmcosΩt，由式us=(Um+mx)cosωct調(diào)幅信號可寫為：

us=Umcosωct+[mXmcos(ωc+Ω)t+mXmcos(ωc-Ω)t]/2

它包含三個不同頻率的信號:角頻率為ωc的載波信號和角頻率分別為

ωc±Ω的上下邊頻信號。載波信號中不含調(diào)制信號x的信息，因此可以取Um=0，只保留兩個邊頻信號。這種調(diào)制稱為雙邊帶調(diào)制。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(3)在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0~100Hz，應(yīng)怎樣選取載波信號的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號放大器的通頻帶？信號解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？

為了正確進(jìn)行信號調(diào)制必須要求ωc>>Ω，通常至少要求ωc>10Ω。這樣，解調(diào)時濾波器能較好地將調(diào)制信號與載波信號分開，檢出調(diào)制信號。若被測信號的變化頻率為0~100Hz，則載波信號的頻率ωc>1000Hz。調(diào)幅信號放大器的通頻帶應(yīng)為900~1100Hz。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法2023/2/2a)檢出最大值b)誤差最大情況2112πnAB3.1調(diào)幅式測量電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路(3)在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0~100Hz，應(yīng)怎樣選取載波信號的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號放大器的通頻帶？信號解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？信號解調(diào)后，濾波器的通頻帶應(yīng)>100Hz，即讓0~100Hz的信號順利通過，而將900Hz以上的信號抑制，可選通頻帶為200Hz。3.1.1

調(diào)幅原理與方法3.1調(diào)幅式測量電路二、傳感器調(diào)制(1)為什么在測控系統(tǒng)中常常在傳感器中進(jìn)行信號調(diào)制？為了提高測量信號抗干擾能力，常要求從信號一形成就已經(jīng)是已調(diào)信號，因此常常在傳感器中進(jìn)行調(diào)制。

3.1.1

調(diào)幅原理與方法3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(2)通過交流供電實(shí)現(xiàn)調(diào)制如，電阻式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器。3usucx12143.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法txOtOucOtusustO2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(2)通過交流供電實(shí)現(xiàn)調(diào)制R1FR4R2

R3R1R2UoUR3R4應(yīng)變式傳感器輸出信號的調(diào)制3.1.1

調(diào)幅原理與方法3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/2(3)

用機(jī)械或光學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)制3.1.1

調(diào)幅原理與方法3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路1234563.1調(diào)幅式測量電路三、電路調(diào)制(1)

乘法器調(diào)制a)原理圖ucuxusxyKxy3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法b)實(shí)用電路

-8V47kΩ0.1μF1kΩ0.1μF51Ω750Ω14

10161kΩ38MC14961kΩ3.3kΩ3.3kΩ750Ω1kΩ680kΩ20μF20μFuc1kΩ0.1μF21254usux+12V2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(2)開關(guān)電路調(diào)制3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法uxuo=usUcV2V1Uc

uotO

Uc

OttO

uxuo=us2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(3)

信號相加調(diào)制相加只是形式，實(shí)際上由uc控制，工作在開關(guān)模式。T1+

ux_

+ux

_+uc-VD1i1VD2i2載波信號T3T2RLi3+uo_RP調(diào)制信號3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.1

調(diào)幅原理與方法2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路3.1.2包絡(luò)檢波電路什么是包絡(luò)檢波？從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。幅值調(diào)制就是讓已調(diào)信號的幅值隨調(diào)制信號的值變化，因此調(diào)幅信號的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號一致。只要能檢出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路包絡(luò)檢波的基本工作原理是什么？由圖可見，只要從圖a所示的調(diào)幅信號中，截去它的下半部，即可獲得圖b所示半波檢波后的信號(經(jīng)全波檢波或截去它的上半部也可)，再經(jīng)低通濾波，濾除高頻信號，即可獲得所需調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)解調(diào)。包絡(luò)檢波就是建立在整流的原理基礎(chǔ)上的。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.2包絡(luò)檢波電路usOOtta)b)uo'2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路（一）二極管與三極管包絡(luò)檢波

(1)基本電路a)二極管檢波電路VDRLC2Ti+us_+uo_非線性器件低通濾波器C1VRLC2Tic+us_+_非線性器件低通濾波器uoEcb)晶體管檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.2包絡(luò)檢波電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路（二）精密檢波電路為什么要采用精密檢波電路？二極管VD和晶體管V都有一定死區(qū)電壓，即二極管的正向壓降、晶體管的發(fā)射結(jié)電壓超過一定值時才導(dǎo)通，它們的特性也是一根曲線。二極管VD和晶體管V的特性偏離理想特性會給檢波帶來誤差。為了提高檢波精度，常需采用精密檢波電路，它又稱為線性檢波電路。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.2包絡(luò)檢波電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路3.1.2包絡(luò)檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路(1)半波精密檢波電路+–i1CR4uoR1+us–

R2R3VD1VD2半波整流器低通濾波器uA+u–i∞-++N1∞-++N2+––+A2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(2)全波精密檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.2包絡(luò)檢波電路OtuAOtuoOtusOtus/2+us–

半波整流器低通濾波器+–i1CR4uoR1R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2+–uA+–A3R￠2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路線性全波檢波電路之二3.1.2包絡(luò)檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路Otu2OtuoOtu1OtusuoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1∞-++N1∞-++N2u1u22023/2/23.1調(diào)幅式測量電路線性全波檢波電路之三高輸入阻抗線性全波整流電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.2包絡(luò)檢波電路a)電路圖usuAVD2VD1R1R3R4∞-++N1R2∞-++N2uob）正輸入等效電路R2uo=usus>0usR1R3R4∞-++N1∞-++N2N2的同相輸入端與反相輸入端輸入相同信號，得到uo=us

N1跟隨器2023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.2包絡(luò)檢波電路3.1調(diào)幅式測量電路線性全波檢波電路之三:高輸入阻抗線性全波整流電路取R1=R2=R3=R4/2，N1的輸出為

N2的輸出為

線性全波檢波電路常用作絕對值運(yùn)算電路c）負(fù)輸入等效電路a)電路圖usuAVD2VD1R1R3R4∞-++N1R2∞-++N2uoR2uo=-usus<0uAR1R3R4∞-++N1∞-++N23.1調(diào)幅式測量電路(1)為什么要采用相敏檢波？包絡(luò)檢波有兩個問題：一是解調(diào)是對調(diào)幅信號進(jìn)行半波或全波整流，無法鑒別調(diào)制信號的相位。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路（一）相敏檢波的功用和原理txOtOucOtusustO3usucx12143.1.3相敏檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路(1)為什么要采用相敏檢波？第二，包絡(luò)檢波電路本身不具有區(qū)分不同載波頻率的信號的能力。對于不同載波頻率的信號它都以同樣方式對它們整流。為了使檢波電路具有判別信號相位和頻率的能力，提高抗干擾能力，需采用相敏檢波電路。usOOtta)b)uo'（一）相敏檢波的功用和原理3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路（一）相敏檢波的功用和原理

(2)

什么是相敏檢波電路？相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號相位和選頻能力的幅值檢波（檢幅）電路。

3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能與電路構(gòu)成上最主要的區(qū)別是什么？在功能上的主要區(qū)別是相敏檢波電路能夠鑒別調(diào)制信號相位，從而判別被測量變化的方向，同時相敏檢波電路還具有選頻的能力，從而提高測控系統(tǒng)的抗干擾能力。從電路結(jié)構(gòu)上看，相敏檢波電路的主要特點(diǎn)是，除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號外，還要輸入一個參考信號。有了參考信號就可以用它來鑒別輸入信號的相位和頻率。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路2023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路(3)

相敏檢波的基本原理將輸入的調(diào)制信號乘以幅值為1的載波信號就可以得到雙邊帶調(diào)幅信號

若將再乘以，就得到

3.1調(diào)幅式測量電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路(3)

相敏檢波的基本原理利用低通濾波器濾除頻率為和的高頻信號后就得到調(diào)制信號，只是乘上了系數(shù)1/2。這就是說，將調(diào)制信號ux乘以幅值為1的載波信號就可以得到雙邊帶調(diào)幅信號us，將雙邊帶調(diào)幅信號us再乘以載波信號，經(jīng)低通濾波后就可以得到調(diào)制信號ux。因此，相敏檢波可以用與調(diào)制電路相似的電路來實(shí)現(xiàn)。2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路（二）常用相敏檢波電路

(1)

乘法器式相敏檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路ucusuoxyKxya)原理圖b)實(shí)用電路us0.1μF47kΩ0.1μF1kΩ0.1μF51Ω910Ω

-8V14

10161kΩ38MC14961kΩ3.3kΩ3.3kΩ910Ω1kΩ6.8kΩ0.1μFuc1kΩ0.01μF

+12V21254uo∞-++N20kΩ20kΩ10kΩ10kΩ200kΩRCRC0.01μF200kΩF0072023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路相敏檢波電路與調(diào)幅電路在結(jié)構(gòu)上有哪些相似之處？它們又有哪些區(qū)別？

將調(diào)制信號ux乘以幅值為1的載波信號就可以得到雙邊帶調(diào)幅信號us，將雙邊帶調(diào)幅信號us再乘以載波信號，經(jīng)低通濾波后就可以得到調(diào)制信號ux。這就是相敏檢波電路在結(jié)構(gòu)上與調(diào)制電路相似的原因。二者主要區(qū)別是調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)低頻調(diào)制信號與高頻載波信號相乘，輸出為高頻調(diào)幅信號；而相敏檢波器實(shí)現(xiàn)高頻調(diào)幅信號與高頻載波信號相乘，經(jīng)濾波后輸出低頻解調(diào)信號。這使它們的輸入、輸出耦合回路與濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不同。3.1調(diào)幅式測量電路(2)開關(guān)式相敏檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路V1usuoUcV2Uc半波檢波如果us反相，uo反向tuoOusOtuxOtucOt2023/2/2(2)開關(guān)式相敏檢波電路3.1調(diào)幅式測量電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路uousUcRVRR∞-++NUcOtusOtuoOtUcOtuoOtusOtus與Uc同相us與Uc反相在Uc=1的半周期，同相輸入端被接地，us只從反相輸入端輸入，放大倍數(shù)為-1；在Uc=0的半周期，V截止，us同時從同相輸入端和反相輸入端輸入，放大器的放大倍數(shù)為+1

全波檢波檢波：兩個半周期輸出相同相敏：輸出的極性取決于

us與Uc相位關(guān)系3.1調(diào)幅式測量電路usR2R3R1R6R4R5V1UcV2∞-++NUc3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路us與Uc同相us與Uc反相R1=R2=R3=R4=R5=R6/2,Uc=1半周期，V1導(dǎo)通、V2截止，增益Uc=0半周期，V1截止、V2導(dǎo)通，增益(2)開關(guān)式相敏檢波電路uo全波檢波UcOtusOtuoOtUcOtuoOtusOt2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(3)相加式相敏檢波電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路相加式調(diào)幅電路相加式半波相敏檢波電路uscaT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+c+––ucu′高頻參考信號低頻解調(diào)信號RL+uo_高頻已調(diào)信號T1+ux_+ux

_+uc-VD1i1VD2i2載波信號T3T2i3RP調(diào)制信號低頻調(diào)制信號2023/2/2相加只是形式，實(shí)際上由uc控制，工作在開關(guān)模式。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路調(diào)整電位器RP使

半波檢波caT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+c+––ucu′高頻參考信號3.1調(diào)幅式測量電路b)正半周等效電路c)負(fù)半周等效電路a)電原理圖

ucuc2uc1C0usC1R4R1VD3VD2VD1R3R2R5RPVD4TP3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路只需一路調(diào)幅信號us輸入，并且采用電容C0耦合。有利于電路的簡化。2023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路ucuc2uc1C0usC1R4R1VD3VD2VD1R3R2R5RPVD4TP+－3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路C0很大，先不考慮C1=usR1VD1+–+–VD2+_i1i2uc1uc2C1R2R5P–C0+ucTr1r2rAi1-i2i1-i2(3)相加式相敏檢波電路ucuc2uc1C0usC1R1VD2VD1R2R5TP+－AA3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路選配電阻

R1與R2

，使us=0時，時，流經(jīng)電表P的電流R5上輸出電壓

(3)相加式相敏檢波電路問題：i1-i2總是從同一方向通過電容C0，使它按圖示極性充電，很快使VD1阻塞

usR1VD1+–+–VD2+_i1i2uc1uc2C1R2R5P–C0+ucTr1r2rAi1-i2i1-i2Aucuc2uc1C0usC1R4R1VD3VD2VD1R3R2R5RPVD4TP+－3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路另半周期等效電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路i4i3R4VD4+–+–VD3+_uc1uc2usR3–C0+ucTRPr4r3RP1RP2調(diào)節(jié)電位器RP使i4-i3=i1-i2。實(shí)際調(diào)整中，通過調(diào)整RP，使us=0時流經(jīng)電表P的電流為零來達(dá)到這一要求。電容C1用于濾除載波頻率的信號半波檢波3.1調(diào)幅式測量電路VD1T2R1++–VD2_i1i2uc1uc2+uoCR2P–us1+usT1i2-i1R5_uc3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路正半周期＝全波檢波uc2uc1CR5PR4R1VD3VD2VD1R3R2VD4usTuous1us2+–+++––T2uc–AAB2023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路(3)相加式相敏檢波電路ucVD4T1R4+–+VD3_i4i3uc1uc2+uoCR3T2P–us2+R5_i4-i3us負(fù)半周期＝相敏：輸出與uc和us之間的相位關(guān)系有關(guān)檢波：輸出的極性在兩個半周期不變?nèi)z波uc2uc1CR5PR4R1VD3VD2VD1R3R2VD4usTuous1us2+–+++––T2uc–BAB3.1調(diào)幅式測量電路(4)精密整流型相敏檢波電路在精密整流型包絡(luò)檢波電路中開關(guān)器件是二極管，它的通斷由N1的輸出極性決定，與Uc和us之間的相位關(guān)系無關(guān)。在精密整流型相敏檢波電路中開關(guān)器件是場效應(yīng)開關(guān)管，它的通斷由Uc的極性決定，輸出的極性與Uc和us之間的相位關(guān)系相關(guān)。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路CR4uoR1R2R3∞-++N1∞-++N2V1V2uA32R′R′UcUc-+us2023/2/2OtuAOtuoOtusOtus/2OtuAOtuoOtusOtus/2Uc與us同相Uc與us反相3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路3.1調(diào)幅式測量電路（三）相敏檢波電路的選頻與鑒相特性

(1)

相敏檢波電路的選頻特性什么是相敏檢波電路的選頻特性？相敏檢波電路的選頻特性是指它對不同頻率的輸入信號有不同的傳遞特性。以參考信號為基波，所有偶次諧波在載波信號的一個周期內(nèi)平均輸出為零，即它有抑制偶次諧波的功能。對于n=1,3,5等各奇次諧波，輸出信號被抑制或幅值相應(yīng)衰減為基波的1/n，即信號的傳遞系數(shù)隨諧波次數(shù)增高而衰減，對高次諧波有一定抑制作用。

3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路2023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路（三）相敏檢波電路的選頻與鑒相特性

(1)

相敏檢波電路的選頻特性相敏檢波的工作機(jī)理是將輸入信號與頻率為的單位參考信號相乘，再通過濾波將高頻載波信號濾除。濾波可以用在載波信號的一個周期內(nèi)取平均值表示對于n次諧波分量只要。

在實(shí)用的相敏檢波電路中，常采用方波信號作參考信號。這時輸入信號與歸一化的方波載波信號相乘。輸出電壓3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路（三）相敏檢波電路的選頻與鑒相特性

(1)

相敏檢波電路的選頻特性它有抑制偶次諧波的功能。對于n=1、3、5等各次諧波，輸出信號的幅值相應(yīng)為、、等。、、3.1調(diào)幅式測量電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路(1)相敏檢波電路的選頻特性b)n=2a)n=1c)n=3usustOuotO++––++––UctOuotO–+++tO+–tUcO+–ustOuotO+++–––++++––tO+–Uc2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路(2)相敏檢波電路的鑒相特性如果輸入信號us為與參考信號uc(或Uc)同頻信號，但有一定相位差，這時輸出電壓即輸出信號隨相位差的余弦而變化。由于在輸入信號與參考信號同頻但有一定相位差時，輸出信號的大小與相位差有確定的函數(shù)關(guān)系，可以根據(jù)輸出信號的大小確定相位差的值，相敏檢波電路的這一特性稱為鑒相特性。

3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路a)b)c)d)UctO+–ustO–+uotO++UctO+–UctO+–UctO+–ustO–+ustO–+ustO–++OtO++OuouotO–++–––uotO––3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路(2)相敏檢波電路的鑒相特性

2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路（四）相敏檢波電路的應(yīng)用振蕩器+15V傳感器uoVCT1234576相敏檢波電路

RP4-15VRt放大器R1R2R3R4量程切換電路RP1RP3RP2∞-++N++15VRP5P3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路相敏檢波電路還有利于減小零點(diǎn)殘余電壓影響RP2：電橋調(diào)零RP1：調(diào)零殘電壓RP3：電橋靈敏度RP4：檢波調(diào)零RP5：輸出靈敏度2023/2/23.1調(diào)幅式測量電路a)b)c)3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.1.3相敏檢波電路（四）相敏檢波電路的應(yīng)用x213txtOtOtxΦ,uOOΦ,u2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路3.2.1調(diào)頻原理與方法（一）調(diào)頻信號的一般表達(dá)式調(diào)頻就是用調(diào)制信號x去控制高頻載波信號的頻率。常用的是線性調(diào)頻，即讓調(diào)頻信號的頻率按調(diào)制信號x的線性函數(shù)變化。調(diào)頻信號us的一般表達(dá)式可寫為：3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路xtOOtusa)調(diào)制信號b)調(diào)頻信號調(diào)頻信號的波形3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.1調(diào)頻原理與方法2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路（二）傳感器調(diào)制213測力或壓力的振弦式傳感器3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.1調(diào)頻原理與方法4TNS2023/2/2

多普勒測速3.2.1調(diào)頻原理與方法3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2調(diào)頻式測量電路（二）傳感器調(diào)制VvPWV>>v

時3.2調(diào)頻式測量電路（三）電路調(diào)制(1)

電容三點(diǎn)式LC振蕩器調(diào)頻電路LCTC1C2+Ec3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.1調(diào)頻原理與方法2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路uo∞-++NCR310k5k10kR1RRPR4VS15k30k10kR2+FUr-FUruuouc+Ur-UrOtT2T1T0a)b)3.信號調(diào)制解調(diào)電路（三）電路調(diào)制(2)多諧振蕩器調(diào)頻電路3.2.1調(diào)頻原理與方法2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路3.2.2鑒頻電路對調(diào)頻信號實(shí)現(xiàn)解調(diào)，從調(diào)頻信號中檢出反映被測量變化的調(diào)制信號稱為頻率解調(diào)或鑒頻。（一）微分鑒頻將調(diào)頻信號

對t求導(dǎo)數(shù)得到

這一調(diào)頻調(diào)幅信號。利用包絡(luò)檢波檢出其幅值變化，即可得到含有調(diào)制信號的信息

。3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路微分鑒頻電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.2

鑒頻電路微分網(wǎng)絡(luò)包絡(luò)檢波器C1r+-+-+-udusC1uousVDVRLC2+Ec-ieic2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路窄脈沖鑒頻電路3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.2

鑒頻電路uoOc)ustttOOτb)a)Usˊuo放大與電平鑒別器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器低通濾波器usUsUsˊ2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路（二）斜率鑒頻3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.2

鑒頻電路usus1us2fo1fo2RLRLuo1uo2VD2VD1TC1C2uoc)d)e)f)usUsmus1us2uoOOOOttttuo1-uo2uo回路2回路1fo2fo1fofofcof=fc+fmsinΩtfcfm調(diào)頻波瞬時頻率變化Ωtff2023/2/23.2調(diào)頻式測量電路（三）數(shù)字式頻率計3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2.2

鑒頻電路基于頻率測量法難以測量瞬時頻率，采用測量周期法CPusUU′計數(shù)器鎖存器清零DG&SRQDZDS前沿后沿后沿2023/2/2(1)非線性；(2)要求CP頻率很高。先用拍頻電路求它們的差拍，然后用頻率計測量差拍信號的頻率。

3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.2調(diào)頻式測量電路3.2.2

鑒頻電路（三）數(shù)字式頻率計拍頻電路調(diào)頻信號基準(zhǔn)信號差拍信號頻率計輸出3.3調(diào)相式測量電路3.3.1調(diào)相原理與方法（一）調(diào)相信號的一般表達(dá)式

調(diào)相就是用調(diào)制信號x去控制高頻載波信號的相位。常用的是線性調(diào)相，即讓調(diào)相信號的相位按調(diào)制信號x的線性函數(shù)變化。調(diào)相信號us的一般表達(dá)式可寫為：3.信號調(diào)制解調(diào)電路2023/2/23.3調(diào)相式測量電路a)b)c)txOttucusOO3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.1調(diào)相原理與方法

（一）調(diào)相信號的一般表達(dá)式2023/2/2調(diào)相與調(diào)頻的關(guān)系調(diào)相信號的頻率也在變化，調(diào)相信號的瞬時頻率多普勒測速系統(tǒng)中，對于速度是調(diào)頻信號對于位移是調(diào)相信號3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3調(diào)相式測量電路3.3.1調(diào)相原理與方法

VvPW3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3調(diào)相式測量電路3.3.1調(diào)相原理與方法

（二）傳感器調(diào)制

45132M152436783.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3調(diào)相式測量電路3.3.1調(diào)相原理與方法

（二）傳感器調(diào)制

OIstφ3.3調(diào)相式測量電路莫爾條紋信號的調(diào)制3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.1調(diào)相原理與方法

（二）傳感器調(diào)制

a)

莫爾條紋形成原理aabWB12YOb)光通量波形c)光電元件的排列d)調(diào)相信號的形成XY21VP1VPnS1S2SnVP1VP2VP3VPnN2023/2/23.3調(diào)相式測量電路（三）電路調(diào)制

(1)調(diào)相電橋3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.1調(diào)相原理與方法

∞-++N2∞-++N1RR1R1CUsU2U2U2-OURUCUsUUCURUTRCUs2023/2/23.3調(diào)相式測量電路(2)脈沖采樣式調(diào)相電路U0門限檢測電路脈沖發(fā)生器載波頻率鋸齒波發(fā)生器輸出調(diào)相脈沖ujux+a)UcususOttOujtOuj=kΨux+ujtOuxb)d)c)e)UcU03.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.1調(diào)相原理與方法

（三）電路調(diào)制

2023/2/23.3調(diào)相式測量電路3.3.2鑒相電路鑒相就是從調(diào)相信號中將反映被測量變化的調(diào)制信號檢出來，實(shí)現(xiàn)調(diào)相信號的解調(diào)，又稱為相位檢波。（一）用相敏檢波器或乘法器鑒相(1)

乘法器鑒相ucusuoxyKxyN3.信號調(diào)制解調(diào)電路在附近，有較高的靈敏度與較好的線性。輸出信號同時受調(diào)相信號與參考信號幅值的影響。2023/2/23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3調(diào)相式測量電路3.3.2鑒相電路(2)用開關(guān)式相敏檢波電路鑒相usUcRVRR∞-++NuotustUcOtOOtt輸出信號與cos成正比輸出信號同時受調(diào)相信號幅值的影響。3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3調(diào)相式測量電路3.3.2鑒相電路(3)用相加式相敏檢波電路檢相作用在兩個二極管VD1和VD2的電壓分別為uocausT1C1VD1VD2C2R1R2RPT2us1+–edbus2+u′+––ucc

Us-UsU1UcU2Ψ1Ψ2φ3.3調(diào)相式測量電路(3)用相加式相敏檢波電路檢相3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.2鑒相電路為什么鑒相時常取參考信號的幅值等于調(diào)相信號的幅值？-π0uoπ2π_π2輸出信號同時受調(diào)相信號與參考信號幅值的影響。2023/2/23.3調(diào)相式測量電路（二）通過相位—脈寬變換鑒相

(1)異或門鑒相a)UCUSDG1=1Uob)UcUsOOtuotUotOBd)c)CPUs計數(shù)器鎖存器延時時鐘脈沖DG2Uo鎖存指令清零UcDG1=1&N-2-0N,uo23.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.2鑒相電路2023/2/23.3調(diào)相式測量電路(2)RS觸發(fā)器鑒相c)a)N,uoφ0π2π21b)ttttOOBQUsUcuoOOtOQQSR3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.2鑒相電路2023/2/23.3調(diào)相式測量電路（三）脈沖采樣式鑒相3.信號調(diào)制解調(diào)電路3.3.2鑒相電路uo單穩(wěn)鋸齒波發(fā)生器采樣保持濾波器Uc′ujUcUs′u′e)a)b)c)d)tOU’cOttOU’stOujtOu’uo2023/2/23.3調(diào)相式測量電路各種鑒相方