測控電路李醒飛第五版第三章習(xí)題集答案解析

1、-/第二章信號調(diào)制解調(diào)電路3-1什么是信號調(diào)制？在測控系統(tǒng)中為什么要采用信號調(diào)制？什么是解調(diào)？在測控系統(tǒng)中常用的調(diào)制方法有哪幾種？在精密測量中，進入測量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量電 路的一項重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦以一定特征，這就是 調(diào)制的主要功用。調(diào)制就是用一個信號（稱為調(diào)制信號）去控制另一作為載體的信號（稱 為載波信號），讓后者的某一特征參數(shù)按前者變化。在將測量信號調(diào)制，并將它和噪聲 分離，放大等處理后，還要從已經(jīng)調(diào)制的信號中提取反映被測量值的測量信號，這一過

2、 程稱為解調(diào)。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)進行調(diào)制，分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。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 進行調(diào)制，稱為脈沖調(diào)寬。3-2什么是調(diào)制信號？什么是載波信號？什么是已調(diào)信號？調(diào)制是給測量信號賦以一定特征，這個特征由作為載體的信號提供。常以一個高頻 正弦信號或脈沖信號作為載體，這個載體稱為載波信號。用需要傳輸?shù)男盘柸ジ淖冚d波 信號的某一參數(shù)，如幅值、頻率、相位。這個用來改變載波信號的某一參數(shù)的信號稱調(diào) 制信號。在測控系統(tǒng)中需傳輸?shù)氖菧y量信號，通常就用

3、測量信號作調(diào)制信號。經(jīng)過調(diào)制 的載波信號叫已調(diào)信號。3-3什么是調(diào)幅？請寫出調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達式，并畫出它的波形。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線性函數(shù)變化。調(diào)幅信號Us的一般表達式可寫為：Us =（Um +mx）cosBct式中 嘰載波信號的角頻率；U m調(diào)幅信號中載波信號的幅度；m調(diào)制度。圖X3-1繪出了這種調(diào)幅信號的波形。a)b)c)a)調(diào)制信號b)載波信號c)雙邊帶調(diào)幅信號3-4已知調(diào)幅信號表示為 Us(t)=(10+0.5 X cos(2 nt)dos(2 nimV，確定載波信號頻 率，調(diào)制信號頻率，調(diào)制度。載波信號頻

4、率為104Hz,調(diào)制信號頻率為100Hz,調(diào)制度m = 0.5/Xm。3-5什么是調(diào)頻？請寫出調(diào)頻信號的數(shù)學(xué)表達式，并畫出它的波形。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的一般表達式可寫為：Us =U m COS +mx)t式中 c 載波信號的角頻率；Um 調(diào)頻信號中載波信號的幅度；m調(diào)制度。圖X3-2繪出了這種調(diào)頻信號的波形。圖a為調(diào)制信號x的波形，它可以按任意規(guī)律 變化；圖b為調(diào)頻信號的波形，它的頻率隨x變化。若X=XmCOSQ t，則調(diào)頻信號的頻率可 在C mXm范圍內(nèi)變化。為了避免發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象，并便

5、于解調(diào)，要求 a宀 mXma）調(diào)制信號 b）調(diào)頻信號a)b)3-6什么是調(diào)相？請寫出調(diào)相信號的數(shù)學(xué)表達式，并畫出它的波形。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的一般表達式可寫為：Us =u m cosQct +mx）式中禮 載波信號的角頻率；U m 調(diào)相信號中載波信號的幅度；m 調(diào)制度。則超前于載波信號。圖X3-3繪出了這種調(diào)相信號的波形。圖 a為調(diào)制信號x的波形，它可以按任意規(guī) 律變化；圖b為載波信號的波形，圖c為調(diào)相信號的波形，調(diào)相信號與載波信號的相位 差隨x變化。當xcO時，調(diào)相信號滯后于載波信號。x

6、0時，xa)otb)c)3-7什么是脈沖調(diào)寬？請寫出脈沖調(diào)寬信號的數(shù)學(xué)表達式，并畫出它的波形。脈沖調(diào)制是指用脈沖作為載波信號的調(diào)制方法。在脈沖調(diào)制中具有廣泛應(yīng)用的一種方式是脈沖調(diào)寬。脈沖調(diào)寬的數(shù)學(xué)表達式為：B = b + mx式中b為常量，m為調(diào)制度。脈沖的寬度為調(diào)制信號 x的線性函數(shù)。它的波形見圖 X3-4，圖a為調(diào)制信號x的波形，圖b為脈沖調(diào)寬信號的波形。圖中 T為脈沖周期，它 等于載波頻率的倒數(shù)。b)a）調(diào)制信號波形b）調(diào)寬信號波形3-8為什么說信號調(diào)制有利于提高測控系統(tǒng)的信噪比，有利于提高它的抗干擾能力？它 的作用通過哪些方面體現(xiàn)？在精密測量中，進入測量電路的除了傳感器輸出的測量信號外

7、， 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量電 路的一項重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦以一定特征，這就是 調(diào)制的主要功用。在將測量信號調(diào)制，并將它和噪聲分離，再經(jīng)放大等處理后，還要從 已經(jīng)調(diào)制的信號中提取反映被測量值的測量信號，這一過程稱為解調(diào)。通過調(diào)制，對測量信號賦以一定的特征，使已調(diào)信號的頻帶在以載波信號頻率為 中心的很窄的范圍內(nèi)，而噪聲含有各種頻率，即近乎于白噪聲。這時可以利用選頻放大 器、濾波器等，只讓以載波頻率為中心的一個很窄的頻帶內(nèi)的信號通過，就可以有效地 抑制噪聲。采用載波頻率作為參考信號進行比較，也可抑

8、制遠離參考頻率的各種噪聲。3-9為什么在測控系統(tǒng)中常常在傳感器中進行信號調(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 在傳感器中進行調(diào)制。3-10請舉若干實例，說明在傳感器中進行幅值、頻率、相位、脈寬調(diào)制的方法。圖X3-5為通過交流供電實現(xiàn)幅值調(diào)制的一例。這里用 4個應(yīng)變片測量梁的變形， 并由此確定作用在梁上的力F的大小。4個應(yīng)變片接入電橋，并采用交流電壓 U供電。 設(shè)4個應(yīng)變片在沒有應(yīng)力作用的情況下它們的阻值R仁R2=R3=R4=R，電橋的輸出u=U-唾宀-絕)4 R R R R實現(xiàn)了載波信號U與測量信號的相乘，即幅值調(diào)制。Fihl4圖X3-5 應(yīng)變式傳感器

9、輸出信號的調(diào)制R2R4R1R3II圖X3-6是在傳感器中進行頻率調(diào)制的例子。這是一個測量力或壓力的振弦式傳感其輸出為調(diào)頻信號。r 一一一一一器，振弦3的一端與支承4相連，另一端與膜片1相連接，振弦3的固有頻率隨張力T 變化。振弦3在磁鐵2形成的磁場內(nèi)振動時產(chǎn)生感應(yīng)電勢，_ 4N 亡二 3圖X3-6 振弦式傳感器1上裝有兩個相同的齒輪2 3和4中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。由于圖X3-7是在傳感器中進行相位調(diào)制的例子。在彈性軸 與5。齒輪2以恒速與軸1 一起轉(zhuǎn)動時，在感應(yīng)式傳感器 扭矩M的作用，使軸1產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，使傳感器4中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為一調(diào)相信號，它和 傳感器3中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的相位差與扭矩 M成正比。45

10、圖X3-7感應(yīng)式扭矩傳感器圖X3-8是在傳感器中進行脈沖寬度調(diào)制的例子。由激光器4發(fā)出的光束經(jīng)反射鏡5與6反射后，照到掃描棱鏡2的表面。棱鏡2由電動機3帶動連續(xù)回轉(zhuǎn)，它使由棱鏡 2表面反射返回的光束方向不斷變化，掃描角 0為棱鏡2中心角的2倍。透鏡1將這一 掃描光束變成一組平行光，對工件 8進行掃描。這一平行光束經(jīng)透鏡 10匯聚，由光電 元件11接收。7和9為保護玻璃，使光學(xué)系統(tǒng)免受污染。當光束掃過工件時，它被工件 擋住，沒有光線照到光電元件11上，對應(yīng)于“暗”的信號寬度與被測工件 8的直徑成 正比，即脈沖寬度受工件直徑調(diào)制。圖X3-8 用激光掃描的方法測量工件直徑3-11用電路進行幅值、頻率

11、、相位、脈寬調(diào)制的基本原理是什么？在電路進行調(diào)制的基本原理是用測量信號 Ux去控制（改變）載波信號幅值、頻率、 相位或脈寬，就可以實現(xiàn)調(diào)制只要用乘法器將測量信號（調(diào)制信號）Ux與載波信號UC相乘，就可以實現(xiàn)調(diào)幅。 用調(diào)制信號去控制產(chǎn)生載波信號的振蕩器頻率，就可以實現(xiàn)調(diào)頻。用調(diào)制信號與鋸齒波 載波信號進行比較，當它們的值相等時電壓比較器發(fā)生跳變，電壓比較器的輸出就是調(diào) 相信號。利用調(diào)制信號去改變方波發(fā)生器的脈寬就可以實現(xiàn)脈寬調(diào)制。3-12什么是雙邊帶調(diào)幅？請寫出其數(shù)學(xué)表達式，畫出它的波形。可以假設(shè)調(diào)制信號x為角頻率為Q的余弦信號X=XmCOSQ t，當調(diào)制信號x不符合余 弦規(guī)律時，可以將它分解為

12、一些不同頻率的余弦信號之和。在信號調(diào)制中必須要求載波 信號的頻率遠高于調(diào)制信號的變化頻率。調(diào)幅信號可寫為：Us =UmCOsot + mXm cosQtcossetmXmmXm=U m cosct +cos c + Q)t +cos c - Q)t2 2它包含三個不同頻率的信號：角頻率為嘰的載波信號UmCoS ct和角頻率分別為CD c 的上下邊頻信號。載波信號中不含調(diào)制信號，即不含被測量x的信息，因此可以取Um=0，即只保留兩個邊頻信號。這種調(diào)制稱為雙邊帶調(diào)制，對于雙邊帶調(diào)制。mXmXUs = cosc +Q )t + cosc -Q)t = mXmCosQtcosBct=UxmCosQtc

13、ost雙邊帶調(diào)制的調(diào)幅信號波形見圖 X3-9。圖a為調(diào)制信號，圖b為載波信號，圖C 為雙邊帶調(diào)幅信號。圖X3-9雙邊帶調(diào)幅信號b)載波信號C)雙邊帶調(diào)幅信號c)a)調(diào)制信號3-13已知載波信號為Uc(t)=5cos(2度m=0.3,繪制調(diào)幅信號n 丈timV，調(diào)制信號為 x(t)=3cos(2 ntimV，調(diào)制般形式、雙邊帶以及單邊帶調(diào)幅信號的波形及頻譜。Us =(Umo +mx)cos gt=U mo cos 3ct + mX m cos Qt cos WctmX mmXm=U mo cos 3ct + 2 cos( Wc + Q)t+ 2 cos( wc-Q)t503咒353O3X353=

14、 5cos(2 兀X 10 t) +cos(2 兀 X10 + 2 兀咒 10 )t+cos(2 兀咒 10 2兀咒 10 )t波形如圖X3-10所示。Us5.9Vlb4.1V1O1 0.45VJ0.45V5V105 _J03105 1O541O3f (Hz)般形式3-14在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0T00Hz，應(yīng)當怎樣選取載波信號的頻率？應(yīng)當怎樣選取調(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？為了正確進行信號調(diào)制必須要求CD c Q,通常至少要求CD c10Q。在這種情況下, 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0100

15、Hz,應(yīng)要求載波信號的頻率D c1000 Hz。調(diào)幅信號放大器的通頻帶應(yīng)為 9001100 Hz=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。3-15什么是包絡(luò)檢波？試述包絡(luò)檢波的基本工作原理。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)線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。從圖X3-11中可以看到，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

16、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)解調(diào)。包絡(luò)檢波就是建立在整流的原理基礎(chǔ)上的。Us IUoOOta)b)包絡(luò)檢波的工作原理b）半波檢波后的信號圖 X3-11a）調(diào)幅信號3-16如圖3-9a的二極管包絡(luò)檢波電路，已知輸入信號的載波頻率為500 kHz，調(diào)制信號頻率為6 kHz，調(diào)制度為0.3,負載電路Rl=10 k Q確定濾波電容C2的大小。3.2 咒L C2 2.7 咒 lOF可取300pF。3-17為什么要采用精密檢波電路？試述圖3-10b所示全波線性檢波電路工作原理，電路中哪些電阻的阻值必須滿足一定的匹配關(guān)系，并說明其阻值關(guān)系。二極管和晶體管V都有一定死區(qū)電壓

17、，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。二極管和晶體管V的特性偏離理想特 性會給檢波帶來誤差。在一般通信中，只要這一誤差不太大，不致于造成明顯的信號失 真。而在精密測量與控制中，則有較嚴格的要求。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。圖3-10b是一種由集成運算放大器構(gòu)成的精密檢波電路。 在調(diào)幅波Us為正的半周期，由于運算放大器Ni的倒相作用，Ni輸出低電平，因此Vi導(dǎo)通、V2截止，A點接近于虛地，Ua 0。在Us的負半周，有Ua輸出。若集成運算放大器的輸入阻抗遠大于R2，則i-ii。按圖上所標注的極性，可寫出下列方程組：

18、Us = iR +us = u； -iRUa= u+u a = U+iR2 + u：ua =-KdU；其中Kd為Ni的開環(huán)放大倍數(shù)。解以上聯(lián)立方程組得到Us =-邑 + 丄（1 + 邑）Ua -丄（1 +旦）UR2 KdR2KdR2通常，N1的開環(huán)放大倍數(shù)Kd很大，這時上式可簡化為:R1Us =UaR2Ru=uR2二極管的死區(qū)和非線性不影響檢波輸出。C接近開路，濾波器的增益為-R4/R3。對 C的左端接虛地， V2的通斷，這種檢波器屬于平均值檢波器。Us通過R3與ua相加，圖3-10b中N2組成相加放R3=2R3 o在不加電容器C時，N2的輸出為：圖3-10b中加入V1反饋回路一是為了防止在U

19、s的正半周期因V2截止而使運放處 于開環(huán)狀態(tài)而進入飽和，另一方面也使 Us在兩個半周期負載基本對稱。圖中 N2與R3、 R4、C等構(gòu)成低通濾波器。對于低頻信號電容 于載波頻率信號電容C接近短路，它使高頻信號受到抑制。因為電容 電容C上的充電電壓不會影響二極管為了構(gòu)成全波精密檢波電路需要將 大器，為了實現(xiàn)全波精密檢波必須要求UoR4Us圖X3-12a為輸入調(diào)幅信號 為N2輸出的全波整流信號UooUs的波形，圖b為Nl輸出的反相半波整流信號Ua,圖C 電容C起濾除載波頻率信號的作用。ota）Uac）圖X3-12線性全波整流信號的形成a）輸入信號b）半波整流信號波形C）全波整流輸出b）3-18什么是

20、相敏檢波？為什么要采用相敏檢波？相敏檢波電路是能夠鑒別調(diào)制信號相位的檢波電路。包絡(luò)檢波有兩個問題：一是解 調(diào)的主要過程是對調(diào)幅信號進行半波或全波整流，無法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號的 相位。如書中圖1-3所示用電感傳感器測量工件輪廓形狀的例子中，磁芯3由它的平衡位置向上和向下移動同樣的量，傳感器的輸出信號幅值相同，只是相位差180。從包絡(luò)檢波電路的輸出無法確定磁芯向上或向下移動。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，以 恢復(fù)調(diào)制信號，這就是說它不具有鑒別信號的能力。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

21、，需采用相敏檢波電路。3-19相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能、性能與在電路構(gòu)成上最主要的區(qū)別 是什么？相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能上的主要的區(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、在性能上最主要的區(qū)別是相敏檢波電路具有 判別信號相位和頻率的能力，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。參考信號應(yīng)與所需解調(diào)的調(diào)幅信號具有同樣的頻率，采用載波信號作參考信號就能滿足這一條件。3-20已知雙邊帶調(diào)幅波us（t）= 5cos（n X 5t

22、）cos（2冗X 200t） V，該信號可否采用二極管檢 波電路進行解調(diào)？如不能，說明原因，并給出一個可用電路，并設(shè)置參數(shù)。不可以采用二極管包絡(luò)檢波電路進行解調(diào)，因為雙邊帶調(diào)幅波的包絡(luò)已經(jīng)不能反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，可采用圖3-14的乘法器構(gòu)成的相敏檢波電路。取截止頻率為100Hz,則=2 ?！?00RCC 2100 104可取 0.15uF。3-21從相敏檢波器的工作機理說明為什么相敏檢波器與調(diào)幅電路在結(jié)構(gòu)上有許 多相似之處？它們又有哪些區(qū)別？只要將輸入的調(diào)制信號Ux =UxmCOsQt乘以幅值為1的載波信號cos叭t就可以得到 雙邊頻調(diào)幅信號Us =Ux COSt =U xm COSQtc

23、OSct。若將Us再乘以cosset，就得到2 1 1Uo = Us COS ct = U xm COsQ t cos 05 ct = U xm COsQ t + U xm COsQ t cos加 et 2 2=-U xm cosQ t + -U xm cos(2嘰-Q )t + cos(2國 c + Q )t 24利用低通濾波器濾除頻率為2嘰-Q和2k)c + Q的高頻信號后就得到調(diào)制信號UxmCOsQ t，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 cosset就可以得到雙邊頻調(diào)幅信號 Us,將雙邊頻調(diào)幅信號Us再乘以載波信號CO抄ct , 經(jīng)低通濾波后就可以得到

24、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。相敏檢波器與調(diào)幅電路在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是調(diào)幅電路實現(xiàn)低頻調(diào)制信號與高頻 載波信號相乘，輸出為咼頻調(diào)幅信號；而相敏檢波器實現(xiàn)咼頻調(diào)幅信號與咼頻載波信號 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。3-22試述圖3-16開關(guān)式全波相敏檢波電路工作原理，電路中哪些電阻的阻值必須滿足一 定的匹配關(guān)系？并說明其阻值關(guān)系。圖a中，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，放大器 的放大倍數(shù)為-1，輸出信號Uo如圖C和圖d中實線所示。在Uc=0的半周期，V截止， Us同時從同相輸

25、入端和反相輸入端輸入，放大器的放大倍數(shù)為+1，輸出信號Uo如圖C和圖d中虛線所示。圖b中，取R1= R2= R3= R4= R5= R6/2。在Uc=1的半周期，V1導(dǎo)通、V2截止，同相 輸入端被接地，Us從反相輸入端輸入，放大倍數(shù)為-R6/(R2 + R3 )= -1。在Uc=0的半周R5期，Vl截止、V2導(dǎo)通，反相輸入端通過 R3接地，Us從同相輸入端輸入，放大倍數(shù)為R+R4+J1 + RHg。效果與圖a相同，實現(xiàn)了全波相敏檢波。R1= R2= R3= R4=R5= R6/2是阻值必須滿足的匹配關(guān)系。3-23什么是相敏檢波電路的鑒相特性與選頻特性？為什么對于相位稱為鑒相，而對于頻 率稱為選

26、頻？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等各次諧波，輸出信號的幅值相應(yīng)衰減為基波的1/ n等，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。對于頻率不是參考 信號整數(shù)倍的輸入信號，只要二者頻率不太接近，由于輸入信號與參考信號間的相位差 不斷變化，在一段時間內(nèi)的平均輸出接近為零，即得到衰減。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 Uo =UsmCOS/2，即輸出信號隨相位差的余弦而變化。由于在輸

27、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。而在輸入信號與參考信號不同頻情況下，輸出信號與輸入信號間無 確定的函數(shù)關(guān)系，不能根據(jù)輸出信號的大小確定輸入信號的頻率。只是對不同頻率的輸 入信號有不同的傳遞關(guān)系，這種特性稱為選頻特性。3-24舉例說明相敏檢波電路在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用。電感測微儀電路中采用相敏檢波器作它的解調(diào)電路，相敏檢波器的輸出指示電感傳感器測桿的偏移量。光電顯微鏡中，利用相敏檢波器的選頻特性，當光電顯微鏡瞄準被 測刻線時，光電信號中不含參考信號的基波頻率和奇次諧波信號

28、，相敏檢波電路輸出為 零，確定顯微鏡的瞄準狀態(tài)。3-25試述圖3-33所示雙失諧回路鑒頻電路的工作原理，工作點應(yīng)怎么選?。績蓚€調(diào)諧回路的固有頻率foi、fo2分別比載波頻率fc高和低 fo。隨著輸入信號Us 的頻率變化，回路1的輸出Usi和回路2的輸出Us2如圖3-33d和e所示?；芈?的輸出 靈敏度，即單位頻率變化引起的輸出信號幅值變化U m M隨著頻率升高而增大，而回路2的輸出靈敏度隨著頻率升高而減小。總輸出為二者絕對值之和，采用雙失諧回路 鑒頻電路不僅使輸出靈敏度提高一倍，而且使線性得到改善。圖a中二極管Vi、V用作包絡(luò)檢波，電容Ci、C2用于濾除高頻載波信號。Rl為負載電阻。濾波后的輸

29、出如圖 f所示。工作點應(yīng)選在圖b中回路1和回路2幅頻特性線性段中點，也即斜率最大、線 性最好的點上。3-26在用數(shù)字式頻率計實現(xiàn)頻率信號的解調(diào)中，為什么采用測量周期的方法，而不用測量頻率的方法？采用測量周期的方法又有什么不足？測量頻率有兩種方法：一種是測量在某一時段內(nèi)（例如1秒或0.1秒內(nèi)）信號變化的周期數(shù)，即測量頻率的方法。這種方法測量的是這一時段內(nèi)的平均頻率，難以用于測 量信號的瞬時頻率，從而難以用于調(diào)頻信號的解調(diào)；另一種方法基于測量信號的周期， 根據(jù)在信號的一個周期內(nèi)進入計數(shù)器的高頻時鐘脈沖數(shù)即可測得信號的周期，從而確定它的頻率。后一種方法可用于調(diào)頻信號的解調(diào)。它的缺點是進入計數(shù)器的脈沖

30、數(shù)代表信 號周期，它與頻率間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是非線性的。3-27 般調(diào)相信號是指調(diào)制后的信號相位與參考信號的相位差隨調(diào)制信號變化，而圖3-40中是調(diào)制后的信號自己的兩個脈沖之間的相位差隨調(diào)制信號變化。這里有沒有 參考信號？如有，什么是參考信號？實際上還是有的。它是兩個脈沖的對稱中心。Us =Usm COSct + *)3-28試述用乘法器或開關(guān)式相敏檢波電路鑒相的基本原理。用乘法器實現(xiàn)鑒相時，乘法器的兩個輸入信號分別為調(diào)相信號 與參考信號uc =UcmCOSct。乘法器的輸出送入低通濾波器濾除由于載波信號引起的高 頻成分，低通濾波相當于求平均值，整個過程可用下述數(shù)學(xué)式表示，輸出電壓U。ifu sm

31、COSgct +*)Ucm COSctd(ct) =UsmUcm2 n即輸出信號隨相位差的余弦而變化。開關(guān)式相敏檢波電路中采用歸一化的方波信號Uc作參考信號，用它與調(diào)相信號相乘。歸一化的方波信號 Uc中除頻率為c的基波信號外，還有頻率為 3嘰和5軋等的奇 次諧波成分。但它們對輸出電壓Uo沒有影響，因為COSct+杓COS3ct和 cosct +啊cos50M等在 ct的一個周期內(nèi)積分值為零。其輸出信號仍可用上式表示，只 是取Ucm =1。在開關(guān)式相敏檢波電路中參考信號的幅值對輸出沒有影響，但調(diào)相信號的幅值仍然有影響。3-29在本章介紹的各種鑒相方法中，哪種方法精度最高？主要有哪些因素影響 鑒相誤差？它們的鑒相范圍各為多少？RS觸發(fā)器鑒相精度最高，因為它線性好，并且對Us和Uc的占空比沒有要求。影響鑒相誤差的主要因素有非線性誤差，信號幅值的影響，占空比的影響，