chapter3 信號調(diào)制解調(diào)電路 第1次課 2學(xué)時(shí)

精密測控電路

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

運(yùn)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(shè)計(jì)：晶體管放大電路與邏輯電路、運(yùn)放放大電路（注意：雙運(yùn)放、三運(yùn)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(shù)而言，同理，調(diào)制后信號容易實(shí)現(xiàn)與噪聲的區(qū)別、傳輸與分離，當(dāng)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(xué)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(shè)ωc=nΩ，包絡(luò)峰值相對誤差1%時(shí)n>23，0.1%時(shí)n>71一般要求n>10。2.傳感器調(diào)幅（舉例）圖3-2應(yīng)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(jī)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(yīng)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(shù)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(guān)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(guān)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(yuǎn)大于調(diào)制信號，起控制開關(guān)器件作用（方波）；兩個(gè)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(xiàng)；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(luò)檢波數(shù)學(xué)模型圖3-1包絡(luò)檢波原理詳細(xì)推導(dǎo)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(luò)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(luò)檢波usuo'OOtta)b)包絡(luò)檢波直流、交流成分含義：以振動測量為例，直流分量對應(yīng)振動中心位置，交流分量對應(yīng)振動幅值。圖3-8包絡(luò)檢波原理（2）精密整流半波包絡(luò)檢波圖3-9精密整流半波包絡(luò)檢波VD1作用：（1）在us正半周提供直流靜態(tài)工作點(diǎn)（否則開環(huán)飽和），運(yùn)放重要使用條件！

（2）使us在正負(fù)半周負(fù)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(luò)檢波圖3-10精密整流全波包絡(luò)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(xué)模型包絡(luò)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(guān)式（相乘）半波、全波波相敏檢波圖3-9開關(guān)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(luò)檢波電路中兩二極管改由參考信號Uc