信號調(diào)節(jié)調(diào)制

1、 測控電路12021-4-29 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(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 測控電路22021-4-29 調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(diào)制解調(diào)的功用與類型 (1) 什么是信號調(diào)制？什么是信號調(diào)制？ 調(diào)制調(diào)制(Modulation)就是用一個信號（稱為調(diào)制信號, modulating signal ）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)？什么是解調(diào)？ 從已經(jīng)調(diào)制的信號（稱為已調(diào)信號，modulated signal） 中提取

2、反映被測量值的測量信號，稱為解調(diào)解調(diào) (Demodulation) 。 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 測控電路32021-4-29 調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(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

3、信號調(diào)制解調(diào)電路 測控電路42021-4-29 調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(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)幅調(diào)幅 (Amplitude modulation)、調(diào)頻、調(diào)頻(Frequency modulation)和和 調(diào)相調(diào)相(Phase modulation) 。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)寬脈沖調(diào)寬(Pulse wid

4、th modulation) 。 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 測控電路52021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 一、一、 調(diào)幅信號的一般表達(dá)式調(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。出其波形。 調(diào)幅調(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)式一般表達(dá)式可寫為： Us=(Um+mx)cosct 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 測控電路62021-4-29 3.

5、1 調(diào)幅式測量電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 a)調(diào)制信號調(diào)制信號 b)載波信號載波信號 d)雙邊帶調(diào)幅信號雙邊帶調(diào)幅信號 c) 調(diào)幅信號調(diào)幅信號 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 tmxUu cms cos)( t t t x O O uc O us us tO 測控電路72021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路調(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是角頻率為的余弦信號x=Xmcost， 由式us=(Um+mx)cosct調(diào)幅信號可寫為： us=Umcosct+ mXmcos(c+)

6、t + mXmcos(c-)t/2 它包含三個不同頻率的信號: 角頻率為c的載波信號和 角頻率分別為 c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)制雙邊帶調(diào)制。其數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式為： mm sccxmc cos()cos()coscos 22 mXmX uttUtt 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 測控電路82021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 (3) (3) 在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0100Hz，應(yīng)，應(yīng) 怎樣選取載波信號的頻

7、率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號放大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？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c，通常至 少要求c10。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0100Hz，則載波信號的頻率c1000 Hz。調(diào)幅信號放大器的通頻帶應(yīng)為9001100 Hz。 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 a) a) 檢出最大值檢出最大值b) b) 誤差最大情況誤差最大情況 2 1 1 2 n A B 3.

8、1 調(diào)幅式測量電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(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在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0100Hz， 應(yīng)怎樣選取載波信號的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號應(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，怎樣選取濾波器的放大器的通頻帶？信號解調(diào)后，怎樣選取濾波器的 通頻帶？通頻帶？ 信號解調(diào)后，濾波器的通頻帶應(yīng)100 Hz，即讓 0100Hz的信號順利通過，而將900 Hz以上的信號抑 制，可選通頻帶為200 Hz。 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 測控電路1

9、12021-4-29 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？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)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 測控電路122021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 (2) 通過交流供電實現(xiàn)調(diào)制通過交流供電實現(xiàn)調(diào)制 如，電阻式傳感器、電感式 傳感器和電容式傳感器。 3 us uc x 1 2 1 4 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.1 調(diào)幅原理與

10、方法調(diào)幅原理與方法 t x O t O uc O t us us tO 測控電路132021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 (2) (2) 通過交流供電實現(xiàn)調(diào)制通過交流供電實現(xiàn)調(diào)制 R1 F R4R2 R3 R1R2 Uo U R3R4 應(yīng)變式傳感器輸出信號的調(diào)制 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 (3) 用機(jī)械或光學(xué)的方法實現(xiàn)調(diào)制 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1 調(diào)幅式測量電路 1 2 3 456 測控電路152021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 三、電路調(diào)制 (1) 乘法器調(diào)

11、制乘法器調(diào)制 a)原理圖 uc ux us x y Kxy 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 sxmc coscosuUtt 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 b) 實用電路 -8V 47k 0.1F 1k 0.1F 51 75014 10 1 6 1k 3 8 MC1496 1k 3.3k 3.3k 750 1k 680k 20F 20F uc 1k 0.1F 2 12 5 4 usux +12V 測控電路162021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 (2)開關(guān)電路調(diào)制開關(guān)電路調(diào)制 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 ux uo=

12、us Uc V2 V1 Uc uo t O Uc O t t O ux uo=us 測控電路172021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 (3) 信號相加調(diào)制信號相加調(diào)制 相加只是形式，實際上由相加只是形式，實際上由uc控制，工作在開關(guān)模式?？刂?，工作在開關(guān)模式。 T1 + ux _ + ux _ + uc - - VD1i1 VD2i2 載波信號載波信號 T3 T2 RL i3 + uo _ RP 調(diào)制信號調(diào)制信號 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法 測控電路182021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路

13、什么是包絡(luò)檢波？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解 調(diào)調(diào)或檢波檢波。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)線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波。 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 測控電路192021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 包絡(luò)檢波的基本工作原理是什么？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，實現(xiàn)解

14、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)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路 us OO t t a)b) uo 測控電路202021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 （一）二極管與三極管包絡(luò)檢波 (1)基本電路基本電路 a) 二極管檢波電路二極管檢波電路 VD RLC2 T i + us _ + uo _ 非線性非線性 器件器件 低通低通 濾波器濾波器 C1 V RLC2 T ic + us _ + _ 非線性非線性 器件器件 低通低通 濾波器濾波器 uo Ec b) 晶體管檢波電路晶體管檢波電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1

15、.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路 測控電路212021-4-29 3.1 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？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精密檢波電 路路，它又稱為線性檢波電路線性檢波電路。 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路 測控電路222021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波

16、電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 (1)半波精密檢波電路半波精密檢波電路 + i1 C R4 uo R1 + us R2 R3 VD1 VD2 半波整流器 低通濾波器 uA + u i - + + N1 - + + N2 + + A 2 R s u A u 測控電路232021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 (2) (2) 全波精密檢波電路全波精密檢波電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路 ) 2 ( s 3 4 o u u R R u A O t uA O t uo O t us O t us/2 33 2RR + us 半波整流器

17、 低通濾波器 + i1 C R4 uo R1 R2 R3 VD1 VD2 + u i - + + N1 - + + N2 + uA + A s u A u 2 R 3 R 測控電路242021-4-29 3.1 調(diào)幅式測量電路 線性全波檢波電路之二 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 O t u2 O t uo O t u1 O t us uo R4 VD1 VD2 R2R5 VD3 VD4 R3 usR1 - + + N1 - + + N2 u1 u2 測控電路252021-4-29 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

18、流電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路 a) 電路圖 us uA VD2 VD1 R1 R3 R4 - + + N1 R2 - + + N2 uo b）正輸入等效電路 R2 uo=us us0 us R1 R3 R4 - + + N1 - + + N2 N2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 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(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 ss 1 2 2)1 (uu

19、 R R u A N2的輸出為 44 os 33 sss (1) 34 A RR uuu RR uuu os uu 線性全波檢波電路常線性全波檢波電路常 用作絕對值運(yùn)算電路用作絕對值運(yùn)算電路 c）負(fù)輸入等效電路 a) 電路圖 us uA VD2 VD1 R1 R3 R4 - + + N1 R2 - + + N2 uo R2 uo=-us usv 時 /2vf 測控電路622021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路 （三）電路調(diào)制 (1) 電容三點式電容三點式LC振蕩器調(diào)頻電路振蕩器調(diào)頻電路 L CT C1 C2 +Ec ff 0 0 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.2

20、.1 3.2.1 調(diào)頻原理與方法調(diào)頻原理與方法 測控電路632021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路 uo - + + N C R3 10k 5k 10k R1 R RP R4 VS 15k 30k 10k R2 +FUr -FUr u uo uc +Ur -Ur O t T2 T1 T0 a) b) 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 （三）電路調(diào)制 (2) (2) 多諧振蕩器調(diào)頻電路多諧振蕩器調(diào)頻電路 3.2.1 3.2.1 調(diào)頻原理與方法調(diào)頻原理與方法 測控電路642021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路 3.2.2 3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路 對調(diào)

21、頻信號實現(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)頻率解調(diào)或鑒頻鑒頻。 （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)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 tmxUu)cos( cms tmxmxU t u )sin()( d d ccm s )( cm mxU 測控電路652021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路 微分鑒頻電路微分鑒頻電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路 微分 網(wǎng)絡(luò) 包絡(luò) 檢波器 C1 r + - +-+ - udus C1

22、 uo us VD V RL C2 + Ec - ie ic 測控電路662021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路 窄脈沖鑒頻電路窄脈沖鑒頻電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路 uo Oc) us t t t O O b) a) Us uo 放大與電放大與電 平鑒別器平鑒別器 單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器觸發(fā)器 低通低通 濾波器濾波器usUs Us 測控電路672021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路 （二）斜率鑒頻 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路 us us1 us2 fo1 fo2 RL RL uo1 u

23、o2 VD2 VD1 T C1 C2 uo c) d) e) f) us Usm us1 us2 uo O O O O t t t t uo1 -uo2 uo 回路2 回路1 fo2fo1 fofo fc o f=fc+fmsint fc fm 調(diào) 頻 波 瞬 時 頻 率變化 t f f 測控電路682021-4-29 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路 （三）數(shù)字式頻率計 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路 基于頻率測量法難以測量瞬時頻率，采用測量周期法 CP us U U 計數(shù)器 鎖存器 清零 DG & S R Q DZ DS 前沿 后沿 后沿 (1)

24、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)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.2 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路 （三）數(shù)字式頻率計 拍頻電路拍頻電路 調(diào)頻信號調(diào)頻信號 基準(zhǔn)信號基準(zhǔn)信號 差拍信號差拍信號 頻率計頻率計 輸出輸出 測控電路702021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 （一）調(diào)相信號的一般表達(dá)式調(diào)相信號的一般表達(dá)式 調(diào)相調(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

25、性函數(shù)變化。 調(diào)相信號us的一般表達(dá)式一般表達(dá)式可寫為： 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 )cos( cms mxtUu 測控電路712021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 a) b) c) t x O t t uc us O O 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 （一）調(diào)相信號的一般表達(dá)式調(diào)相信號的一般表達(dá)式 n調(diào)相與調(diào)頻的關(guān)系調(diào)相與調(diào)頻的關(guān)系 調(diào)相信號的頻率也在變化，調(diào)相信號調(diào)相信號的頻率也在變化，調(diào)相信號 的瞬時頻率的瞬時頻率 多普勒測速系統(tǒng)中，對于速度是調(diào)頻信號多普勒測速系統(tǒng)中，對于速度是調(diào)頻信號 對

26、于位移是調(diào)相信號對于位移是調(diào)相信號 )cos( cms mxtUu 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 t x m d d c V v P W /2vf 2 /x 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 （二）傳感器調(diào)制 4 5 1 3 2M 1 5 2 4 3 6 7 8 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 （二）傳感

27、器調(diào)制 O I s t 測控電路752021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(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)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 （二）傳感器調(diào)制 a) 莫爾條紋形成原理 a a b W B 12 Y O b)光通量波形 c)光電元件的排列d) 調(diào)相信號的形成 X Y 2 1 VP1 VPn S1 S2 Sn VP1 VP2 VP3 VPn N 測控電路762021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 （三）電路調(diào)制 (1) 調(diào)相電橋調(diào)相電橋 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.1 3.3.1

28、 調(diào)相原理與方法調(diào)相原理與方法 - + + N2 - + + N1 R R1 R1 C Us U 2 U 2 U 2 - O UR UC Us U UC UR U T R C Us 測控電路772021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 (2) (2) 脈沖采樣式調(diào)相電路脈沖采樣式調(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 uj ux + a) Ucus us O t t O uj t O uj=k ux+uj t O ux b) d) c) e) Uc U0 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與

29、方法調(diào)相原理與方法 （三）電路調(diào)制 測控電路782021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 鑒相鑒相就是從調(diào)相信號中將反映被測量變 化的調(diào)制信號檢出來，實現(xiàn)調(diào)相信號的 解調(diào)，又稱為相位檢波相位檢波。 （一）用相敏檢波器或乘法器鑒相 (1) 乘法器鑒相乘法器鑒相 uc us uo x y Kxy N 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 2 0 cmsm cccmcsmo 2 cos )d(cos)cos( 2 UKU ttUtU K u /2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。 3. 信號

30、調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 (2) (2) 用開關(guān)式相敏檢波電路鑒相用開關(guān)式相敏檢波電路鑒相 us Uc R V R R - + + N uo t us t Uc O t O O t t 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)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 (3) 用相加式相敏檢波電路檢相用相加式相敏檢波電路檢相 sc1 UUU sc2 UUU 作用在兩個二極管VD1和VD2的電壓分別為 2 sm 2

31、smcmm1 )sin()cos(UUUU 2 sm 2 smcmm2 )sin()cos(UUUU uo c a us T1 C1 VD1 VD2 C2 R1 R2 RP T2 us1 + e d b us2 + u + uc c Us -Us U1 Uc U2 1 2 測控電路812021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路 (3) 用相加式相敏檢波電路檢相用相加式相敏檢波電路檢相 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 為什么鑒相時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？常取參考信號的幅值等于調(diào)相信號的幅值？ cmsm UU 2 cos2

32、 cmm1 UU 2 sin2 cmm2 UU ) 24 sin(22) 2 sin 2 (cos2)( cmcmm2m1o kUkUUUku - 0 uo 2 _ 2 輸出信號同時受調(diào)相信號與參考信號幅值的影響。輸出信號同時受調(diào)相信號與參考信號幅值的影響。 測控電路822021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 （二）通過相位脈寬變換鑒相 (1) 異或門鑒相異或門鑒相 a) UC US DG1 =1=1 Uo b) Uc Us O O t uo t Uo t O B d) c) CP Us 計計 數(shù)數(shù) 器器 鎖鎖 存存 器器 延時延時 時鐘脈沖時鐘脈沖 DG2 Uo 鎖鎖 存存

33、 指指 令令 清零清零 Uc DG1 =1=1 & N -2 - 0 N,uo 2 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 測控電路832021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 (2) (2) RS觸發(fā)器鑒相觸發(fā)器鑒相 c) a) N,uo 02 2 1 b) t t t t O O B Q Us Uc uo O O t O c U s U Q Q S R c U s U 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 測控電路842021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 （三）脈沖 采

34、樣式鑒相 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 uo 單穩(wěn)單穩(wěn) 鋸齒波鋸齒波 發(fā)生器發(fā)生器 采樣采樣 保持保持 濾波器濾波器 Uc uj Uc Us u e) a) b) c) d) t O Uc O t t O Us t O uj t O u uo 測控電路852021-4-29 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 各種鑒相方法比較各種鑒相方法比較（精度、誤差因素、鑒相范圍） 影響鑒相誤差的主要因素影響鑒相誤差的主要因素有：非線性、信號幅值、 占空比、邏輯電路與時鐘脈沖頻率等。 相敏檢波器或乘法器鑒相相敏檢波器或乘法器鑒相原理上有非線性，信號幅

35、值影響鑒相誤差。鑒相范圍為0 。 通過相位通過相位脈寬變換鑒相脈寬變換鑒相時門電路的動作時間與時 鐘脈沖頻率誤差對精度有影響，但一般誤差較小。 異或門鑒相異或門鑒相中占空比影響鑒相誤差。鑒相范圍為0 。 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 3. 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路 3.3 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路 3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 各種鑒相方法比較各種鑒相方法比較（精度、誤差因素、鑒相范圍） RS觸發(fā)器鑒相觸發(fā)器鑒相精度最高，線性好，對Us和Uc的占 空比沒有要求。鑒相范圍接近2。 脈沖采樣鑒相脈沖采樣鑒相中鋸齒波的非線性影響鑒相誤差。鑒 相范圍接近2。 測控電路872021-4-29 3.4 脈沖