chapter3 信號調(diào)制解調(diào)電路 第1次課 2學時

精密測控電路

與驅(qū)動技術王雷前兩章小結(jié)器件選型：電阻、電容、電感、晶體管，運放

運放：通用型、超精密型、高輸入組抗型、自動調(diào)零型、自動增益調(diào)整型、隔離放大器電路設計：晶體管放大電路與邏輯電路、運放放大電路（注意：雙運放、三運放差分放大電路）、電橋放大電路、模擬隔離放大電路、數(shù)字隔離電路阻抗概念推廣：交流（等效）阻抗，PN結(jié)、電源、集電極第三章信號調(diào)制解調(diào)電路第一節(jié)

基本概念第二節(jié)

調(diào)幅式測量電路與檢波電路第三節(jié)

調(diào)頻式測量電路與鑒頻電路第四節(jié)

調(diào)相式測量電路與鑒相電路第五節(jié)

脈沖調(diào)制測量電路及其解調(diào)第一節(jié)基本概念1.基本概念最早來源于無線電廣播。定義：調(diào)制信號、載波信號、已調(diào)信號（調(diào)幅信號）對精密測控電路與驅(qū)動技術而言，同理，調(diào)制后信號容易實現(xiàn)與噪聲的區(qū)別、傳輸與分離，當然也需要增加解調(diào)環(huán)節(jié)。2.調(diào)制方法（1）在傳感器中調(diào)制：“感”（2）在電路中（對傳感器輸出信號）調(diào)制：“傳”3.分類（1）以高頻正弦信號作載波：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相（2）以脈沖信號作載波：脈沖寬度調(diào)制（也可調(diào)頻/相）第二節(jié)調(diào)幅式測量電路與檢波電路1.調(diào)幅數(shù)學模型調(diào)制信號：x=Xmcos

Ωt

(傅里葉分解思想)載波信號：uc=Um0cosωct，常令Um0=1調(diào)制深度：m已調(diào)信號（調(diào)幅信號）

us=mXmcosΩt

*Umcosωct=mXmUm/2cos(ωc+Ω)t+mXmUm/2cos(ωc-Ω)t（上、下邊帶）調(diào)幅信號：1）含載波、2）雙邊帶、3）單邊帶圖3-1雙邊帶調(diào)幅信號與含載波調(diào)幅信號為提高解調(diào)精度，要求ωc>>Ω設ωc=nΩ，包絡峰值相對誤差1%時n>23，0.1%時n>71一般要求n>10。2.傳感器調(diào)幅（舉例）圖3-2應變片測量梁的變形交流電橋（激勵）是典型情況，激勵信號（也可能是機械方式）變直流為交流，信號處理容易濾除50Hz工頻等低頻干擾。（1）應變片測梁變形1.測針，2.線圈，3.磁芯，4.被測件圖3-3調(diào)幅式電感位移傳感器（2）電感測微儀3.電路調(diào)幅（對精密測控電路與驅(qū)動技術意義有限）（1）乘法器調(diào)幅誤差因素少，精度最高（如AD834，500MHz）。圖3-4MC1496乘法器電路（2）開關式相乘調(diào)幅調(diào)制信號×載波頻率方波；方波傅里葉分解；帶通濾出上、下邊帶信號。圖3-5開關式相乘調(diào)幅（3）信號相加調(diào)幅（平衡調(diào)制電路）載波幅度遠大于調(diào)制信號，起控制開關器件作用（方波）；兩個回路載波信號在變壓器副邊抵消，只留下調(diào)制信號ux和方波信號乘積項；傅里葉分解，濾出上下邊帶信號。圖3-6信號相加調(diào)幅電路通信電路，效果很差！4.包絡檢波數(shù)學模型圖3-1包絡檢波原理詳細推導略若為含載波調(diào)幅，要求調(diào)幅信號不過零若為雙邊帶調(diào)幅，要求調(diào)制信號單極性，亦即調(diào)幅信號不過零5.包絡檢波方法（1）二極管峰值檢波、晶體管平均值檢波圖3-7二極管、晶體管包絡檢波usuo'OOtta)b)包絡檢波直流、交流成分含義：以振動測量為例，直流分量對應振動中心位置，交流分量對應振動幅值。圖3-8包絡檢波原理（2）精密整流半波包絡檢波圖3-9精密整流半波包絡檢波VD1作用：（1）在us正半周提供直流靜態(tài)工作點（否則開環(huán)飽和），運放重要使用條件！

（2）使us在正負半周負載基本對稱。平均值檢波，也稱線性半波檢波電路。（3）精密整流全波包絡檢波圖3-10精密整流全波包絡檢波電路圖a)中，R’3=2R3。圖c)中，R3下方電阻也是R3，可取R1=R2=R3=R4/2。6.相敏檢波數(shù)學模型包絡檢波：1）要求調(diào)制信號為單極性；2）不區(qū)分載波頻率（信號與噪聲）。相敏檢波：具有選頻和鑒相能力，需提供載波信號作參考（若有相位延遲，必須足夠?。┨峁╊l率相位信息！核心在相“乘”。若參考信號相對調(diào)制信號存在相移（須足夠小且固定）7.相敏檢波方法（1）乘法器相敏檢波：誤差因素少，精度最高。（2）開關式（相乘）半波、全波波相敏檢波圖3-9開關式全波相敏檢波電路（3）相加式半波/全波相敏檢波圖3-10相加式半波相敏檢波電路

圖3-11相加全波通信電路，精度很差?。?）精密整流型全波相敏檢波圖3-12精密整流型全波相敏檢波電路精密整流包絡檢波電路中兩二極管改由參考信號Uc