第7章 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路

1、測(cè)控電路2021-11-22 7. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路測(cè)控電路教材編寫(xiě)組 精 測(cè)控電路22021-11-227. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(cè)量電路 調(diào)相式測(cè)量電路 調(diào)頻式測(cè)量電路脈沖調(diào)制式測(cè)量電路 測(cè)控電路32021-11-22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(hào)調(diào)制？什么是信號(hào)調(diào)制？調(diào)制調(diào)制(Modulation)就是用一個(gè)信號(hào)（稱為調(diào)制信號(hào), modulating signal ）去控制另一個(gè)做為載體的信號(hào)（稱為載波信號(hào)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

2、信號(hào)（稱為已調(diào)信號(hào)，modulated signal）中提取反映被測(cè)量值的測(cè)量信號(hào)，稱為解調(diào)解調(diào)(Demodulation) 。 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電路42021-11-22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）什么是調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)？）什么是調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)？調(diào)制是給測(cè)量信號(hào)賦予一定特征，這個(gè)特征由作為載體的信號(hào)提供。常以一個(gè)高頻正弦信號(hào)或脈沖信號(hào)作為載體，這個(gè)載體稱為載波信號(hào)。用來(lái)改變載波信號(hào)的某一參數(shù)，如幅值、頻率、相位的信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)。在測(cè)控系統(tǒng)中，通常就用測(cè)量信號(hào)作調(diào)制信號(hào)。經(jīng)過(guò)調(diào)制的載波信號(hào)叫已調(diào)信號(hào)。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電

3、路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電路52021-11-22調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(diào)制解調(diào)的功用與類型理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：傅里葉變換的頻移特性（調(diào)制定理）傅里葉變換的頻移特性（調(diào)制定理） 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路若 則 )()(jFtf)()(0j0jFetftcos)(0ttfF )(21)(2100j -jttetfFetfF信號(hào)f(t)與余弦信號(hào)cos0 t相乘后，其頻譜是將原來(lái)信號(hào)頻譜向左右搬移0，幅度減半。)(21)(2100jFjF 測(cè)控電路6調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(diào)制解調(diào)的功用與類型理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：傅里葉變換的頻移特性（調(diào)制定理）傅里葉變換的頻移特性（調(diào)制定理） 3. 信號(hào)調(diào)

4、制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路0)(jF000)(jF0A2/t2/)(tf2/At2/ttf0cos)( 測(cè)控電路72021-11-22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(cè)控系統(tǒng)中為什么要采用信號(hào)調(diào)制？在測(cè)控系統(tǒng)中為什么要采用信號(hào)調(diào)制？ 在測(cè)控系統(tǒng)中，進(jìn)入測(cè)控電路的除了傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號(hào)一般又很微弱，將測(cè)量信號(hào)從含有噪聲的信號(hào)中分離出來(lái)是測(cè)控電路的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號(hào)與噪聲，往往給測(cè)量信號(hào)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(cè)控系統(tǒng)精度的重要手段。 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電

5、路82021-11-22調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(diào)制解調(diào)的功用與類型(5)(5)在非電量測(cè)量?jī)x器中廣泛使用調(diào)制解調(diào)技術(shù)在非電量測(cè)量?jī)x器中廣泛使用調(diào)制解調(diào)技術(shù) 的原因的原因A A、把緩慢變化的低頻信號(hào)疊加到高頻信號(hào)上，、把緩慢變化的低頻信號(hào)疊加到高頻信號(hào)上，提高抗干擾的能力，以便于放大和遠(yuǎn)距離傳輸；提高抗干擾的能力，以便于放大和遠(yuǎn)距離傳輸；B B、某些傳感器的變換原理所采用的就是調(diào)制技、某些傳感器的變換原理所采用的就是調(diào)制技術(shù)，要獲得測(cè)量信號(hào)必須進(jìn)行解調(diào)。術(shù)，要獲得測(cè)量信號(hào)必須進(jìn)行解調(diào)。 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電路92021-11-22調(diào)制解調(diào)的功用與類型調(diào)制解調(diào)的功用與類型(

6、6) 在測(cè)控系統(tǒng)中常用的調(diào)制方法有哪幾種？在測(cè)控系統(tǒng)中常用的調(diào)制方法有哪幾種？ 在信號(hào)調(diào)制中常以一個(gè)高頻正弦信號(hào)作為載波信號(hào)。一個(gè)正弦信號(hào)Asin(t+)有幅值、頻率、相位三個(gè)參數(shù)，可以對(duì)這三個(gè)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)和調(diào)相和調(diào)相(Phase modulation) 。也可以用脈沖信號(hào)作載波信號(hào)(參數(shù)：周期、脈寬；占空比)?？梢詫?duì)脈沖信號(hào)的不同特征參數(shù)作調(diào)制，最常用的是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，稱為脈沖調(diào)寬脈沖調(diào)寬(Pulse width modulation) 。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)

7、制解調(diào)電路 測(cè)控電路102021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路一、一、 調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式(1) 什么是調(diào)幅？寫(xiě)出調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫(huà)什么是調(diào)幅？寫(xiě)出調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫(huà)出其波形。出其波形。 調(diào)幅調(diào)幅就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)的幅值。常用的是線性調(diào)幅，即讓調(diào)幅信號(hào)的幅值按調(diào)制信號(hào)x的線性函數(shù)變化。調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式一般表達(dá)式可寫(xiě)為： Us=(Um+mx)cosct 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(cè)控電路112021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路a)調(diào)制信號(hào)調(diào)制

8、信號(hào)b)載波信號(hào)載波信號(hào)d)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)c) 調(diào)幅信號(hào)調(diào)幅信號(hào)3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法tmxUucmscos)(tttxOOucOusustOsccosumxt 測(cè)控電路122021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路調(diào)幅式測(cè)量電路(2) 何謂雙邊帶調(diào)幅？寫(xiě)出其數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫(huà)出波形何謂雙邊帶調(diào)幅？寫(xiě)出其數(shù)學(xué)表達(dá)式，畫(huà)出波形 假設(shè)調(diào)制信號(hào)x是角頻率為的余弦信號(hào)x=Xmcost，由式us=(Um+mx)cosct調(diào)幅信號(hào)可寫(xiě)為： us=Umcosct+ mXmcos(c+)t + mXmcos(c-)t/2 它包含三個(gè)不同頻率的信號(hào): 角頻率為c的載波信號(hào)和角頻率分別

9、為 c的上下邊頻信號(hào)。載波信號(hào)中不含調(diào)制信號(hào)x的信息，因此可以取Um=0，只保留兩個(gè)邊頻信號(hào)。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：mmsccxmccos()cos()coscos22mXmXuttUtt3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(cè)控電路132021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(3) (3) 在測(cè)控系統(tǒng)中被測(cè)信號(hào)的變化頻率為在測(cè)控系統(tǒng)中被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0100Hz，應(yīng)，應(yīng)怎樣選取載波信號(hào)的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號(hào)放大怎樣選取載波信號(hào)的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號(hào)放大器的通頻帶？信號(hào)解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？

10、器的通頻帶？信號(hào)解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？ 為了正確進(jìn)行信號(hào)調(diào)制必須要求c，通常至少要求c10。這樣，解調(diào)時(shí)濾波器能較好地將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)分開(kāi)，檢出調(diào)制信號(hào)。若被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0100Hz，則載波信號(hào)的頻率c1000 Hz。調(diào)幅信號(hào)放大器的通頻帶應(yīng)為9001100 Hz。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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2112nAB3.1 調(diào)幅式測(cè)量電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(3) 在測(cè)控系統(tǒng)中被測(cè)信號(hào)的變化

11、頻率為在測(cè)控系統(tǒng)中被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0100Hz，應(yīng)怎樣選取載波信號(hào)的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號(hào)應(yīng)怎樣選取載波信號(hào)的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號(hào)放大器的通頻帶？信號(hào)解調(diào)后，怎樣選取濾波器的放大器的通頻帶？信號(hào)解調(diào)后，怎樣選取濾波器的通頻帶？通頻帶？信號(hào)解調(diào)后，濾波器的通頻帶應(yīng)100 Hz，即讓0100Hz的信號(hào)順利通過(guò)，而將900 Hz以上的信號(hào)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(cè)控電路162021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路二、傳感器調(diào)制(1) 為什么在測(cè)控系統(tǒng)中常常在傳感器中進(jìn)行為什么在測(cè)控系統(tǒng)中常常在傳感器中進(jìn)行信號(hào)調(diào)制？信號(hào)調(diào)制？ 為了提高測(cè)

12、量信號(hào)抗干擾能力，常要求從信號(hào)一形成就已經(jīng)是已調(diào)信號(hào)，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(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電路172021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(2) 通過(guò)交流供電實(shí)現(xiàn)調(diào)制通過(guò)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(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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txOtOucOtusustO 測(cè)控電路182021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(2) (2) 通過(guò)交流供電實(shí)現(xiàn)調(diào)制通過(guò)交流供電實(shí)現(xiàn)調(diào)制R1FR4R2 R3R1R2UoUR3R4應(yīng)變式

13、傳感器輸出信號(hào)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(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路312431244cos 4omcRRRRUURRRRRUtRRRRRRR 測(cè)控電路192021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(2) (2) 光調(diào)制光調(diào)制光調(diào)制 optical modulation：將一個(gè)攜帶信息的信號(hào)疊加到載波光波上，完成這一過(guò)程的器件稱為調(diào)制器。 調(diào)制器能使載波光波的參數(shù)隨外加信號(hào)變化而變化，這些參數(shù)包括光波的振幅、位相、頻率、偏振、波長(zhǎng)等。承載信息的調(diào)制光波在光纖中傳輸，再由光探測(cè)器系統(tǒng)解調(diào)，然后檢測(cè)出所需要的信息。 光調(diào)制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于光通信、測(cè)距、光學(xué)信息處理、

14、光存儲(chǔ)和顯示等方面。 3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電路202021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路三、電路調(diào)制(1) 乘法器調(diào)制乘法器調(diào)制a)原理圖ucuxusxyKxy3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路sxmccoscosuUtt3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法b) 實(shí)用電路 -8V47k0.1F1k0.1F5175014 10 161k38MC14961k3.3k3.3k7501k680k20F20Fuc1k0.1F21254usux+12V 測(cè)控電路212021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(2)開(kāi)關(guān)電路調(diào)制開(kāi)關(guān)電

15、路調(diào)制- -相乘原理相乘原理3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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uxuo=usUcV2V1Uc uotO Uc OttO uxuo=us當(dāng)當(dāng)Uc為高電平，為高電平， 為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，V1導(dǎo)通、導(dǎo)通、V2截止，若截止，若V1、V2為理想開(kāi)關(guān)，輸出電壓為理想開(kāi)關(guān)，輸出電壓 。當(dāng)。當(dāng)Uc為低電平為低電平 ， 為高電為高電平時(shí)，平時(shí)，V1截止、截止、V2導(dǎo)通，輸出電壓為零，其波形如上圖所示。導(dǎo)通，輸出電壓為零，其波形如上圖所示。經(jīng)過(guò)調(diào)制，輸入信號(hào)與幅值按經(jīng)過(guò)調(diào)制，輸入信號(hào)與幅值按0、1變化的載波信號(hào)相乘。變化的載波信號(hào)相乘。cUxoUu 測(cè)控電路222

16、021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(3) 信號(hào)相加調(diào)制信號(hào)相加調(diào)制3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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 在線性電路中，二個(gè)不同頻率的信號(hào)與相加，不會(huì)得到第三個(gè)頻率在線性電路中，二個(gè)不同頻率的信號(hào)與相加，不會(huì)得到第三個(gè)頻率的信號(hào)，從而也不能進(jìn)行調(diào)制。為了獲得頻率變換，必須在電路中加入的信號(hào)，從而也不能進(jìn)行調(diào)制。為了獲得頻率變換，必須在電路中加入非線性器件。非線性器件。 相加調(diào)制中，相加調(diào)制中，ux=Uxmcost與與uc=Ucmcost相加減后加到開(kāi)關(guān)相加減后加到開(kāi)關(guān)上，故稱為相加型調(diào)幅電路。上，故稱為相加型調(diào)幅電路。UxmUcm采用二個(gè)開(kāi)關(guān)二極管

17、采用二個(gè)開(kāi)關(guān)二極管VD1、VD2來(lái)進(jìn)行二路調(diào)制。來(lái)進(jìn)行二路調(diào)制。uVD1=uc+ux; uVD2=uc-ux;兩個(gè)載波電流以相反方向通過(guò)輸兩個(gè)載波電流以相反方向通過(guò)輸出變壓器出變壓器T3的一次側(cè)，使的一次側(cè)，使uc影響影響得以消除。這種電路常稱為平衡得以消除。這種電路常稱為平衡調(diào)幅電路。調(diào)幅電路。其中K(ct)為角頻率為c的脈沖信號(hào)；r為二極管內(nèi)阻、RP串接的有效電阻及RL折合到T3一次側(cè)的等效電阻之和。12()()/()()/cxccxciuuKtriuuKtr 測(cè)控電路232021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(3) 信號(hào)相加調(diào)制信號(hào)相加調(diào)制3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.1

18、.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法331233333122()2()/2coscoscos32344coscoscoscoscos33xmxcccxmxmxmccUin iin u KtrntttrnUnUnUtttttrrr n3為變壓器T3的電壓比。i3濾去ux基頻、uc的高次諧波分量，可得 。1212()()/()()/2()/cxccxcxciuuKtriuuKtriiu Ktr34coscosxmcnUttr 測(cè)控電路243.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(3) 信號(hào)調(diào)制的頻域理解信號(hào)調(diào)制的頻域理解3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法若以高頻余弦信號(hào)（余

19、弦函數(shù)的頻域圖形是一對(duì)脈沖譜線）作載波，把信號(hào)x(t)和載波信號(hào)相乘，其結(jié)果就相當(dāng)于把原信號(hào)的頻譜圖形由原點(diǎn)平移至載波頻率f0處，其幅值減半。 測(cè)控電路253.1 調(diào)幅式測(cè)量電路信號(hào)解調(diào)的頻域理解信號(hào)解調(diào)的頻域理解3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.1.1 調(diào)幅原理與方法調(diào)幅原理與方法若把調(diào)幅波再次與原載波信號(hào)相乘，則頻域圖形將再一次進(jìn)行“平移”，其結(jié)果如下圖所示。若用一個(gè)低通濾波器濾去中心頻率為2f0的高頻成分，那么將可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜（只是其幅值減小為一半，這可用放大處理來(lái)補(bǔ)償），這一過(guò)程稱為同步解調(diào)。 測(cè)控電路262021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路3.1.2 包絡(luò)檢波電路

20、包絡(luò)檢波電路什么是包絡(luò)檢波？什么是包絡(luò)檢波？ 從已調(diào)信號(hào)中檢出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)解調(diào)或檢波檢波。幅值調(diào)制就是讓已調(diào)信號(hào)的幅值隨調(diào)制信號(hào)的值變化，因此調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號(hào)一致。只要能檢出調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路 測(cè)控電路272021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)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(jiàn)，只要從圖a所示的調(diào)幅信號(hào)中，截去它的下半部，即可獲得圖b所示半波檢波后的信號(hào) (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(hào)，即可獲得所需調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)解調(diào)。包絡(luò)

21、檢波就是建立在整流的原理基礎(chǔ)上的。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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usOOtta)b)uo 測(cè)控電路282021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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usuoOOtta)b)(c)峰值檢波波形 (d)平均值檢波波形 (a)輸入調(diào)幅波 (b)不接濾波器時(shí)檢波波形 測(cè)控電路292021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)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VDRLC2Ti+us_+uo_非線性非線性 器件器件 低通低通濾波器濾波器C1VRL

22、C2Tic+us_+_非線性非線性 器件器件 低通低通濾波器濾波器uoEcLC諧振諧振回 路 濾回 路 濾波波b) 晶體管檢波電路晶體管檢波電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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 低通濾波器：低通濾波器：1xcLR C 測(cè)控電路302021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)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(guò)一定值時(shí)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(huì)給檢波帶來(lái)誤差。為了提高檢波精度，常需采用精密檢波電精密

23、檢波電路路，它又稱為線性檢波電路線性檢波電路。 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(cè)控電路312021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路3.1.2 包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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+i1CR4uoR1+ us R2R3VD1VD2半波整流器低通濾波器uA+ u i-+N1-+N2+A2RsuAu 測(cè)控電路322021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)量電路(2) (2) 全波精密檢波電路全波精密檢波電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(s34ou

24、uRRuAOtuAOtuoOtusOtus/2332RR + us 半波整流器低通濾波器+i1CR4uoR1R2R3VD1VD2+ u i-+N1-+N2+uA+AsuAu2R3R 測(cè)控電路332021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)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(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路Otu2OtuoOtu1OtusuoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1-+N1-+N2u1u2 測(cè)控電路342021-11-223.1 調(diào)幅式測(cè)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(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.1.2 包絡(luò)檢波電

25、路包絡(luò)檢波電路a) 電路圖usuAVD2VD1R1R3R4-+N1R2-+N2uob）正輸入等效電路R2uo=usus0usR1R3R4-+N1-+N2N2的同相輸入端與反相輸入端輸入相同信號(hào)，得到uo=us N1跟隨器3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(cè)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 ss122)1 (uuRRuAN2的輸出為 44os33sss(1)34ARRuuuRRuuu osuu線性全波檢波電路常線性全波檢波電路常用作絕對(duì)值運(yùn)算電路用作絕對(duì)值運(yùn)算電路c）負(fù)輸入等效電

26、路a) 電路圖usuAVD2VD1R1R3R4-+N1R2-+N2uoR2uo=-ususv 時(shí)/2vf 測(cè)控電路612021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路（三）電路調(diào)制(1) 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式LC振蕩器調(diào)頻電路振蕩器調(diào)頻電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.1 3.2.1 調(diào)頻原理與方法調(diào)頻原理與方法LCTC1C2+Ecff00圖中CT為電容傳感器電容，它隨被測(cè)參數(shù)變化。Cg的變化使振蕩器輸出頻率變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。同樣可以采用電感傳感器的電感作為振蕩器的L，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 測(cè)控電路622021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路uo-+NCR3R1

27、RRPR4VSR2+FUr-FUruuouc+Ur-UrOtT2T1T0a)b)3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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)頻原理與方法只要能用調(diào)制信號(hào)去控制產(chǎn)生載波信號(hào)的振蕩器頻率，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。載波信號(hào)可以用LC、RC或多諧振蕩器產(chǎn)生，只要讓決定其頻率的某個(gè)參數(shù)，如電感L、電阻R或電容C隨調(diào)制信號(hào)變化，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 測(cè)控電路632021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路3.2.2 3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路對(duì)調(diào)頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)解調(diào)，從調(diào)頻信號(hào)中檢出反映被測(cè)量變化的調(diào)制信號(hào)稱為

28、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(hào) 對(duì)t求導(dǎo)數(shù)得到 這一調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)。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(hào)的信息 。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路tmxUu)cos(cmstmxmxUtu)sin()(ddccms)(cmmxU 測(cè)控電路642021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路微分鑒頻電路微分鑒頻電路3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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C1r+-+-+-udusC1uousVDVRLC2+Ec-ieic111( )1seecbcC rG sC rsduiCdtiiii2( )1oLcLu

29、RG siR C s微分電路中1sduiCdt為了正確微分：11cCr因此靈敏度較低。 測(cè)控電路652021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路窄脈沖鑒頻電路窄脈沖鑒頻電路F/VF/V變換電路變換電路 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路uoOc)ustttOOb)a)Usuo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usUsUs 測(cè)控電路662021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路（二）斜率鑒頻3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路將一個(gè)調(diào)頻信號(hào)送到一個(gè)具有變化的幅頻特性網(wǎng)絡(luò)，就可以得

30、到調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)。鑒頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性斜率越大，同樣大小的頻率變化引起的幅值變化越大，幅值調(diào)制度越大，鑒頻的靈敏度越高。 測(cè)控電路672021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路（二）斜率鑒頻3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路（1）單失諧回路斜率鑒頻器單失諧回路斜率鑒頻器由單失諧回路和二極管包絡(luò)檢波器組成。在輸入調(diào)頻波的情況下，所謂失諧是指諧振回路與調(diào)頻波的載波失諧。 測(cè)控電路682021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路（二）斜率鑒頻3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路usus1us2fo1fo2RLRLuo

31、1uo2VD2VD1TC1C2uo（2）雙失諧回路斜率鑒頻器: 為了擴(kuò)展鑒頻特性的線性范圍，實(shí)用的斜率鑒頻器常常采用兩個(gè)單失諧回路構(gòu)成的平衡電路。由于上下兩個(gè)回路的幅頻特性相互補(bǔ)償，因而使雙失諧回路斜率鑒頻器的失真減小。 測(cè)控電路692021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路（二）斜率鑒頻3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路usus1us2fo1fo2RLRLuo1uo2VD2VD1TC1C2uoc)d)e)f)usUsmus1us2uoOOOOttttuo1-uo2uo回路2回路1fo2fo1fofofcof=fc+fmsintfcfm調(diào) 頻 波瞬

32、 時(shí) 頻率變化tff 測(cè)控電路702021-11-223.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路（三）數(shù)字式頻率計(jì)3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2.2 鑒頻電路鑒頻電路基于頻率測(cè)量法難以測(cè)量瞬時(shí)頻率，采用測(cè)量周期法CPusUU 計(jì)數(shù)器 鎖存器 清零DG&SRQDZDS前沿后沿后沿調(diào)頻信號(hào)us經(jīng)整形器成為方波U，經(jīng)單穩(wěn)形成窄脈沖u。 u后沿使RS翻為1，計(jì)數(shù)器清零，啟動(dòng)計(jì)數(shù)；下一個(gè)u前沿鎖存。(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(jì)測(cè)量差拍信號(hào)的頻率。 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.2 調(diào)頻式測(cè)量電路調(diào)頻式測(cè)量電路3.2.2 鑒

33、頻電路鑒頻電路（三）數(shù)字式頻率計(jì)拍頻電路拍頻電路調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)基準(zhǔn)信號(hào)基準(zhǔn)信號(hào)差拍信號(hào)差拍信號(hào)頻率計(jì)頻率計(jì)輸出輸出 測(cè)控電路722021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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(hào)的一般表達(dá)式調(diào)相信號(hào)的一般表達(dá)式 調(diào)相調(diào)相就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)的相位。常用的是線性調(diào)相，即讓調(diào)相信號(hào)的相位按調(diào)制信號(hào)x的線性函數(shù)變化。調(diào)相信號(hào)us的一般表達(dá)式一般表達(dá)式可寫(xiě)為： 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路)cos(cmsmxtUu 測(cè)控電路732021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)量電路a)b)c)txOtt

34、ucusOO3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(hào)的一般表達(dá)式調(diào)相信號(hào)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(hào)的頻率也在變化，調(diào)相信號(hào)調(diào)相信號(hào)的頻率也在變化，調(diào)相信號(hào)的瞬時(shí)頻率的瞬時(shí)頻率多普勒測(cè)速系統(tǒng)中，對(duì)于速度是調(diào)頻信號(hào)多普勒測(cè)速系統(tǒng)中，對(duì)于速度是調(diào)頻信號(hào)對(duì)于位移是調(diào)相信號(hào)對(duì)于位移是調(diào)相信號(hào))cos(cmsmxtUu3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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 txmddcVvPW/2vf 2 /x 測(cè)控電路752021-11-

35、223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)量電路（三）電路調(diào)制 (1) 調(diào)相電橋調(diào)相電橋3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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 OURUCUsUUCURUTRCUs-+N2-+N1RR1R1CUsU2U2U2- 測(cè)控電路762021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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(mén)限檢測(cè)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=kux+ujtOuxb)d)c)e)UcU03. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.3.1 3.3.1 調(diào)相原理與

36、方法調(diào)相原理與方法 （三）電路調(diào)制 測(cè)控電路772021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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 （三）電路調(diào)制 測(cè)控電路782021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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(hào)中將反映被測(cè)量變化的調(diào)制信號(hào)檢出來(lái)，實(shí)現(xiàn)調(diào)相信號(hào)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ucusuoxyKxyN3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路20c

37、msmcccmcsmo2cos)d(cos)cos(2UKUttUtUKu/2在 附近，有較高的靈敏度與較好的線性。輸出信號(hào)同時(shí)受調(diào)相信號(hào)與參考信號(hào)幅值的影響。 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)量電路3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路(2) (2) 用開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路鑒相用開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路鑒相usUcRVRR-+NuotustUcOtOOtt輸出信號(hào)與cos 成正比輸出信號(hào)同時(shí)受調(diào)相信號(hào)幅值的影響。 測(cè)控電路802021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)量電路（二）通過(guò)相位脈寬變換鑒相 (1) 異或門(mén)鑒相異或門(mén)鑒相a)UCUSDG1=1=1

38、Uob)UcUsOO tuotUotOBd)c)CPUs計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器鎖鎖存存器器 延時(shí)延時(shí)時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖DG2Uo鎖鎖存存指指令令清零清零UcDG1=1=1&N-2 - 0 N,uo2 3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 測(cè)控電路812021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)量電路(2) (2) RS觸發(fā)器鑒相觸發(fā)器鑒相c)a)N,uo0221b)ttttOOBQUsUcuoOOtOcUsUQQSRcUsU3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.3.2 3.3.2 鑒相電路鑒相電路 測(cè)控電路822021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)

39、量電路調(diào)相式測(cè)量電路（三）脈沖 采樣式鑒相3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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Ucuj UcUsue)a)b)c)d)tOUcOttOUstOujtOuuo 測(cè)控電路832021-11-223.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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(hào)幅值、占空比、邏輯電路與時(shí)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(hào)幅值影響鑒相誤差。鑒相范圍為0

40、。通過(guò)相位通過(guò)相位脈寬變換鑒相脈寬變換鑒相時(shí)門(mén)電路的動(dòng)作時(shí)間與時(shí)鐘脈沖頻率誤差對(duì)精度有影響，但一般誤差較小。異或門(mén)鑒相異或門(mén)鑒相中占空比影響鑒相誤差。鑒相范圍為0 。3. 信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)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(hào)調(diào)制解調(diào)電路信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路3.3 調(diào)相式測(cè)量電路調(diào)相式測(cè)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(duì)Us和Uc的占空比沒(méi)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。第四節(jié) 集成鎖相環(huán) 集

41、成鎖相環(huán)（簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)）是一個(gè)根據(jù)相位差進(jìn)行控制的閉環(huán)系統(tǒng)。 兩個(gè)突出特點(diǎn)：1、窄頻帶的良好濾波特性2、寬頻帶的信號(hào)跟蹤特性。n鎖相環(huán)的構(gòu)成：由鑒相器（Phase Detector）、環(huán)路濾波器(Loop Filter)和壓控振蕩器(Voltage Control Oscillator)三部分基本電路組成的一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng) 第四節(jié) 集成鎖相環(huán)n鎖相環(huán)的鑒相功能 將輸入信號(hào)ui(t)的相位與壓控振蕩器的輸出信號(hào)u0(t)的相位進(jìn)行比較，將兩者的相位差通過(guò)PD變換成與之成比例的輸出電壓uD(t)。 當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，環(huán)路濾波器就沒(méi)有輸出電壓，壓控振蕩器輸出處于頻率為的自由振蕩狀態(tài)。 第四節(jié) 集成鎖相

42、環(huán)n鎖相環(huán)的特點(diǎn) (1)可以實(shí)現(xiàn)理想的頻率控制(2)良好的窄頻帶濾波特性(3)寬頻帶的信號(hào)跟蹤特性(4)集成鎖相環(huán)路體積小、成本低、可靠性高、功能多、應(yīng)用方便。 第四節(jié) 集成鎖相環(huán)n鎖相環(huán)的應(yīng)用范圍 遙控和遙測(cè)、雷達(dá)、導(dǎo)航、儀表測(cè)量、通信等系統(tǒng)的解調(diào)與調(diào)制技術(shù)。 頻率合成。由于壓控振蕩器能產(chǎn)生高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度的頻率，鎖相環(huán)能產(chǎn)生與此成比例關(guān)系的大量離散頻率輸出，并且具有非常高的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度。這種技術(shù)稱頻率合成。 鎖相接收機(jī)。鎖相接收機(jī)以極其良好的高頻窄帶跟蹤特性應(yīng)用在空間和宇航技術(shù)中。在信噪比很低的情況下，可以接收到微弱的有用信號(hào)。 在其他領(lǐng)域中應(yīng)用。鎖相接收機(jī)可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的距離、速度；能在精密機(jī)械加工中通過(guò)模擬信號(hào)的相位比較，修正和提高加工精度。能夠制成鎖相微波頻率源，用于微波掃頻儀、微波測(cè)繪儀。另外還可以精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速等。第四節(jié) 集成鎖相環(huán)n(1)鎖相倍頻器iinn00或 第四節(jié) 集成鎖相環(huán)n(2)鎖相分頻器 在鎖相環(huán)路的反饋通道中加入數(shù)字式可變倍頻器就可構(gòu)成鎖相分頻器。 Ni0第四節(jié) 集成鎖相環(huán)n(3)鎖相混頻器ij0ij0