張國(guó)雄版測(cè)控電路PPTChapter3-5-2

第三章信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路第一節(jié)調(diào)制解調(diào)的功用與類型第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路第四節(jié)調(diào)相式測(cè)量電路第五節(jié)脈沖調(diào)制式測(cè)量電路第一節(jié)調(diào)制解調(diào)的功用與類型1、什么是信號(hào)調(diào)制？調(diào)制就是用一個(gè)信號(hào)(稱為調(diào)制信號(hào))去控制另一個(gè)做為載體的信號(hào)(稱為載波信號(hào))，讓后者的某一特征參數(shù)按前者的變化而變化，這一過(guò)程稱為調(diào)制

2、什么是解調(diào)？從已經(jīng)調(diào)制的信號(hào)中提取反映被測(cè)量值的測(cè)量信號(hào)，這一過(guò)程稱為解調(diào)第一節(jié)調(diào)制解調(diào)的功用與類型3、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，傳感器的輸出信號(hào)一般又很微弱，在傳輸及放大過(guò)程中往往會(huì)引入噪聲為了便于區(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)制的主要功用而到了接收端，將測(cè)量信號(hào)從已調(diào)制信號(hào)中分離出來(lái)第一節(jié)調(diào)制解調(diào)的功用與類型4、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)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)頻、調(diào)相也可以用脈沖信號(hào)作載波信號(hào)可以對(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PWM第一節(jié)調(diào)制解調(diào)的功用與類型5、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、脈沖寬度的信號(hào)稱為調(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)第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路一、調(diào)幅原理與方法(一)調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式

調(diào)幅用調(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)變化數(shù)學(xué)表達(dá)式：us=(Um+mx)cosωct(一)調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式

數(shù)學(xué)表達(dá)式：us=(Um+mx)cosωctUm:調(diào)幅信號(hào)中載波信號(hào)的幅值x:調(diào)制信號(hào)m:

調(diào)制度ωc:載波信號(hào)的角頻率(一)調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式

波形雙邊帶調(diào)幅:假設(shè)調(diào)制信號(hào)x是角頻率為Ω的余弦信號(hào)x=XmcosΩt，調(diào)幅信號(hào)可寫(xiě)為：它包含三個(gè)不同頻率的信號(hào):角頻率為ωc的載波信號(hào)和角頻率分別為ωc±Ω的上下邊頻信號(hào)(一)調(diào)幅信號(hào)的一般表達(dá)式

波形txOtOucusa)調(diào)制信號(hào)b)載波信號(hào)Otc)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)雙邊帶調(diào)幅: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)制數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

us=mXmcosΩt

cosωct=UxmcosΩt

cosωct雙邊帶調(diào)幅:數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

us=mXmcosΩt

cosωct=UxmcosΩt

cosωct雙邊帶調(diào)制可以用調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)必須要求ωc>>Ω，通常至少要求ωc>10Ω在這種情況下，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)在測(cè)控系統(tǒng)中被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0~100Hz，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，怎樣選取濾波器的通頻帶？必須要求ωc>>Ω，通常至少要求ωc>10Ω若被測(cè)信號(hào)的變化頻率為0~100Hz，則載波信號(hào)的頻率ωc>1000Hz調(diào)幅信號(hào)放大器的通頻帶應(yīng)為900~1100Hz信號(hào)解調(diào)后，濾波器的通頻帶應(yīng)>100Hz，即讓0~100Hz的信號(hào)順利通過(guò)，而將100Hz以上的信號(hào)抑制，可選通頻帶為200Hz

(二)傳感器調(diào)制為了提高測(cè)量信號(hào)抗干擾能力，常要求從信號(hào)一旦形成就已經(jīng)是已調(diào)信號(hào)，因此常常在傳感器中進(jìn)行調(diào)制

(二)傳感器調(diào)制1、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R1FR4R2

R3R1R2UoUR3R4~電阻應(yīng)變式傳感器輸出信號(hào)的調(diào)制(二)傳感器調(diào)制用4個(gè)應(yīng)變片測(cè)量梁的變形，并由此確定作用在梁上的力F的大小采用交流電壓U供電設(shè)4個(gè)應(yīng)變片在沒(méi)有應(yīng)力作用的情況下它們的阻值(名義電阻)R1=R2=R3=R4=R。則電橋的輸出：

實(shí)現(xiàn)了載波信號(hào)口與測(cè)量信號(hào)的相乘，即調(diào)制

2、用機(jī)械或光學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)制Ψθθ12345671、被測(cè)工件2、調(diào)制盤(pán)3、光欄4、激光器5、濾光片6、光欄7、光電敏感元件工件表面的微觀不平度測(cè)量由激光器4發(fā)出的光束經(jīng)光欄3、調(diào)制盤(pán)2照到被測(cè)工件1上。工件表面的微觀不平度使反射光產(chǎn)生漫反射根據(jù)鏡面反射方向與其它方向接收到的光能量之比可以測(cè)定被測(cè)件1的表面粗糙度光欄6與光電元件7一起轉(zhuǎn)動(dòng)，依次接收各個(gè)方向的反射光能。用同一光電元件接收各個(gè)方向的反射光能可以消除用不同光電元件接收時(shí)光電元件特性不一致帶來(lái)的測(cè)量誤差由于鏡面反射方向接收到的光能量比其它方向強(qiáng)得多，會(huì)使光電元件飽和，為避免其飽和，加入濾光片5

為了減小雜散光的影響，采用多孔盤(pán)或多槽盤(pán)2使光信號(hào)得到調(diào)制，以提高信噪比也可以不用多孔盤(pán)，而采用頻閃燈作光源，同樣可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制

(三)電路調(diào)制1、乘法器調(diào)制a)原理圖ucuxuoxyKxyb)實(shí)用電路-8V47kΩ0.1μF1kΩ0.1μF51Ω750Ω1410161kΩ38MC14961kΩ3.3kΩ3.3kΩ750Ω1kΩ680kΩ20μF20μFuc1kΩ0.1μF21254uoux+12V用乘法器將與測(cè)量信號(hào)x成正比的調(diào)制信號(hào)ux與載波信號(hào)uc相乘，就可以實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅2、開(kāi)關(guān)電路調(diào)制2、開(kāi)關(guān)電路調(diào)制在輸入端加入調(diào)制信號(hào)ux

V1、V2是兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在它們的柵極分別加入高頻載波方波信號(hào)Uc與/Uc

當(dāng)Uc為-1電平、/Uc為0電平時(shí)，V1導(dǎo)通，V2截止:輸出電壓uo=ux當(dāng)Uc為0電平、Uc為-1電平時(shí)，V1截止，V2導(dǎo)通:輸出電壓uo=0其波形如圖b所示。經(jīng)過(guò)調(diào)制,ux與幅值按0、1變化的載波信號(hào)相乘3、信號(hào)相加調(diào)制3、信號(hào)相加調(diào)制調(diào)制信號(hào)ux=UxmcosΩt與載波信號(hào)uc=Ucmcosωct相加減后去控制開(kāi)關(guān)器件選取uc>>ux，實(shí)際起控制作用的是載波信號(hào)uc。如上頁(yè)圖調(diào)制信號(hào)ux與載波信號(hào)uc分別通過(guò)變壓器T1和T2輸入,加到兩個(gè)起開(kāi)關(guān)作用的二極管VD1、VD2加到VD1的電壓為：uc+ux加到VD2的電壓為：uc-ux

通過(guò)兩個(gè)二極管VD1、VD2的電流分別為：r:二極管的內(nèi)阻Rp(有效部分)與負(fù)載電阻RL折合到T3一次側(cè)的等效電阻之和3、信號(hào)相加調(diào)制由上兩式有：式中n3：變壓器T3的電壓比

通過(guò)濾波器濾除角頻率為Ω的低頻信號(hào)與角頻率為3ωc及更高頻率的高頻信號(hào)后，就可以得到雙邊帶調(diào)幅信號(hào)UxmcosΩtcosωct3、信號(hào)相加調(diào)制這里采用兩個(gè)二極管VD1、VD2進(jìn)行兩路調(diào)制兩個(gè)載波電流以相反方向通過(guò)變壓器T3的一次側(cè)靠調(diào)整Rp使uc在變壓器T3的兩個(gè)一次側(cè)產(chǎn)生的電流相等，從而使其影響得以消除這種電路常稱為平衡調(diào)制電路

兩個(gè)信號(hào)線性相加是不能實(shí)現(xiàn)調(diào)制的，這里還是通過(guò)控制開(kāi)關(guān)電路獲得乘積項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)制第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路二、包絡(luò)檢波電路包絡(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)或檢波幅值調(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)檢波的基本工作原理只要從圖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)檢波就是建立在整流原理基礎(chǔ)上的檢波方法

usuo'OOtta)b)(一)二極管與三極管包絡(luò)檢波1、基本電路VDRLC2Ti+u’s_+uo_非線性器件低通濾波器C1a)二極管檢波電路+us_LC諧振器調(diào)幅信號(hào)us，通過(guò)由電容C1與變壓器T的一次側(cè)構(gòu)成的諧振回路輸入，這樣有利于濾除雜散信號(hào)二極管VD檢出半波信號(hào)，再經(jīng)由RL和C2構(gòu)成的低通濾波器檢出調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)解調(diào)(一)二極管與三極管包絡(luò)檢波1、基本電路C1VRLC2Tic+u's_+uo_Ecb)晶體管檢波電路+us_晶體管V只有在us為負(fù)的半周期有電流通過(guò)，其余部分原理與圖a相同非線性器件低通濾波器LC諧振器2、峰值檢波與平均值檢波圖a電路，作用在二極管VD上的電壓等于us-uo只有當(dāng)us>uo時(shí)，二極管VD才導(dǎo)通導(dǎo)通區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位角稱為導(dǎo)通角θ，

θ=arccos(uo/Usm)在二極管導(dǎo)通期間，二極管VD上的壓降很小，uo=us

由于二極管導(dǎo)通電阻很小，電容器C2充電很快，uo≈Usm

即輸出電壓uo接近us在一個(gè)載波信號(hào)周期內(nèi)的峰值，這種檢波稱為峰值檢波

需要指出，這種檢波方法由于導(dǎo)通角很小，負(fù)載能力較差，只有當(dāng)RL足夠大時(shí)電路才能正常工作

VDRLC2Ti+u’s_+uo_C1a)二極管檢波電路+us_a)二極管峰值檢波波形iiθUsmωctωctuuo0us=usmcosωct0πimaxπ/20uo0t峰值檢波2、峰值檢波與平均值檢波圖b晶體管檢波電路中,信號(hào)經(jīng)過(guò)了放大，晶體管的輸出電壓icRL可能大于us的半波整流值晶體管檢波電路中集電極電壓對(duì)ic的影響很小，基本上由us決定，而與輸出電壓uo無(wú)關(guān)由于晶體管V只在半個(gè)周期導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)向電容C2充電;在另半個(gè)周期電容C2向RL放電。電容C2的充電量等于放電量也就是說(shuō)流經(jīng)電阻RL的電流等于載波信號(hào)一個(gè)周期ic的平均值，這種檢波方式稱為平均值檢波

C1VRLC2Tic+u's_+uo_Ecb)晶體管檢波電路+us_平均值檢波ωctb)晶體管平均值檢波iθ0ube0Usmus=usmcosωcti0θicicmaxωctuo0t(二)精密檢波電路為什么要采用精密檢波電路？二極管、晶體管檢波電路非線性誤差二極管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路，它又稱為線性檢波電路

(二)精密檢波電路1、半波精密檢波電路+us–

半波整流器低通濾波器+u?s–iiCR4uoR1R?2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2+–uA+–u?AA(二)精密檢波電路1、半波精密檢波電路+us–

半波整流器+u?s–iiR1R?2R2VD1VD2+u–i∞-++N1+–uA+–u?AA1、半波精密檢波電路在調(diào)幅波us為正的半周期，由于運(yùn)算放大器N1的倒相作用，N1輸出低于0電平的信號(hào)，因此VD1導(dǎo)通、VD2截止，A點(diǎn)接近于虛地，uA≈0

在調(diào)幅波us為負(fù)的半周期，N1輸出高于0電平的信號(hào)，因此VD1截止、VD2導(dǎo)通，uA有輸出Kd為N1開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)+us–

半波整流器+u?s–iiR1R?2R2VD1VD2+u–i∞-++N1+–uA+–u?AA1、半波精密檢波電路加入VD1反饋回路一是為了防止在us的正半周期因VD2截止而使運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)而進(jìn)入飽和，另一方面也使us在兩個(gè)半周期負(fù)載基本對(duì)稱，對(duì)前級(jí)有利N2與R3、R4、C等構(gòu)成低通濾波器對(duì)于低頻信號(hào)電容C接近開(kāi)路，增益為-R4/R3對(duì)于高頻信號(hào)電容C接近短路，增益為0/R3使高頻信號(hào)受到抑制本檢波電路屬于平均值檢波Kd很大，這時(shí)上式可簡(jiǎn)化為：

2、全波精密檢波電路+us–

半波整流器低通濾波器+u?s–iiCR4uoR1R?2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2R’3+–uA+–u?AAOtuAOtuoOtus線性全波檢波電路2、全波精密檢波電路us通過(guò)R'3與uA相加,取R'3=2R3。在不加電容器C時(shí)，N2的輸出為：

+us–

半波整流器低通濾波器+u?s–iiCR4uoR1R?2R2R3VD1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2R’3+–uA+–u?AA線性全波檢波電路2、全波精密檢波電路圖a為輸入調(diào)幅信號(hào)us的波形圖b為N1輸出的反相半波整流信號(hào)uA圖c為N2輸出的全波整流信號(hào)uo電容C起濾除載波頻率信號(hào)的作用

uoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1∞-++N1∞-++N2線性全波檢波電路之二2、全波精密檢波電路第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路三、相敏檢波電路(一)相敏檢波的功用和原理1、什么是相敏檢波電路？相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號(hào)相位和選頻能力的檢波電路(一)相敏檢波的功用和原理2、為什么要采用相敏檢波？包絡(luò)檢波有兩個(gè)問(wèn)題：一是解調(diào)是對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行半波或全波整流，無(wú)法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號(hào)的相位二是包絡(luò)檢波電路本身不具有區(qū)分不同載波頻率的信號(hào)的能力對(duì)于不同載波頻率的信號(hào)它都以同樣方式對(duì)它們整流，以恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，這就是說(shuō)它不具有鑒別信號(hào)頻率的能力為了使檢波電路具有判別信號(hào)相位和頻率的能力，提高抗干擾能力，需采用相敏檢波電路3、相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能與電路構(gòu)成上最主要的區(qū)別是什么？主要區(qū)別相敏檢波電路能夠鑒別調(diào)制信號(hào)相位，從而判別被測(cè)量變化的方向相敏檢波電路還具有選頻的能力，從而提高測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾能力3、相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能與電路構(gòu)成上最主要的區(qū)別是什么？相敏檢波電路的主要特點(diǎn)除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)外，還要輸入一個(gè)參考信號(hào)有了參考信號(hào)就可以用它來(lái)鑒別輸入信號(hào)的相位和頻率參考信號(hào)應(yīng)與所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)具有同樣的頻率

采用載波信號(hào)作參考信號(hào)就能滿足這一條件由于相敏檢波電路需要有一個(gè)與輸入的調(diào)幅信號(hào)同頻的信號(hào)作參考信號(hào)，因此相敏檢波電路又稱為同步檢波電路

txOtOucusOt(一)相敏檢波的功用和原理將調(diào)制信號(hào)ux乘以幅值為1的載波信號(hào)就可以得到雙邊帶調(diào)幅信號(hào)us將雙邊帶調(diào)幅信號(hào)us再乘以載波信號(hào)(一)相敏檢波的功用和原理利用低通濾波器濾除頻率為2ωc-Ω和2ωc+Ω的高頻信號(hào)后就得到調(diào)制信號(hào)UxmcosΩt，只是乘上了系數(shù)1/2

第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路三、相敏檢波電路(二)常用相敏檢波電路1、乘法器式相敏檢波電路ucusuoxyKxyN0.1μF47kΩ0.1μF1kΩ0.1μF51Ω910Ω-8V1410161kΩ38MC14961kΩ3.3kΩ3.3kΩ910Ω1kΩ6.8kΩ0.1μFuc1kΩ0.01μF+12V21254uo∞-++N20kΩ20kΩ10kΩ10kΩ200kΩRCRC0.01μF200kΩF007us1、乘法器式相敏檢波電路將它與前圖調(diào)幅電路相比，十分相似。主要區(qū)別是:(1)在前圖中，接到輸入端l的輸入電容與接在引腳4的補(bǔ)償電容均為20uf，而在上圖b中，它們的值為0.1uf。這是因?yàn)樵谇皥D中接到輸入端1的輸入信號(hào)為低頻調(diào)制信號(hào)ux。而在圖上圖b中，輸入信號(hào)為高頻調(diào)幅信號(hào)us

(2)在上圖b中增加了一級(jí)由運(yùn)算放大器F007和R、C等構(gòu)成的低通濾波器幅值調(diào)制器a)原理圖ucuxuoxyKxyb)調(diào)制器實(shí)用電路-8V47kΩ0.1μF1kΩ0.1μF51Ω750Ω1410161kΩ38MC14961kΩ3.3kΩ3.3kΩ750Ω1kΩ680kΩ20μF20μFuc1kΩ0.1μF21254uoux+12V2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路tuoOuoOtucOtusOtuxOtˊusuoUcV2V1Uc2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路開(kāi)關(guān)式相乘調(diào)制電路同樣可用作相敏檢波電路這時(shí)在輸入端送入雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，而在V1、V2的柵極輸入方波參考信號(hào)由于載波信號(hào)的頻率遠(yuǎn)高于調(diào)制信號(hào)，可以認(rèn)為載波信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)具有相同的頻率2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路在載波信號(hào)uc(圖b)正半周期：Uc=-1,/Uc=0，V1導(dǎo)通、V2截止，有信號(hào)輸出。這里Uc是uc整形后的方波信號(hào)在載波信號(hào)uc(圖b)負(fù)半周期：Uc=0,/Uc=-1，V1截止、V2導(dǎo)通，輸出為零輸出信號(hào)uo的波形如圖d所示

經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量后得到與調(diào)制信號(hào)ux(見(jiàn)圖a)成正比的輸出2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路從圖d中還可看出當(dāng)調(diào)幅信號(hào)us(見(jiàn)圖c)與載波信號(hào)uc(見(jiàn)圖b)同相時(shí)，輸出信號(hào)uo為正當(dāng)調(diào)幅信號(hào)us與載波信號(hào)uc反相時(shí)，輸出信號(hào)uo為負(fù)半波相敏檢波電路的不足是輸出信號(hào)的脈動(dòng)較大，為了減小脈動(dòng)量可采用全波相敏檢波電路

圖e是全波相敏檢波輸出波形2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路

uousUcRVRR∞-++Na)uousR2R3R1R6R4R5V1UcV2∞-++NUcb)UcOtusOtuoOtc)UcOtuoOtusOtd)全波2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路

uousUcRVRR∞-++Na)UcOtusOtuoOtc)Us與Uc同相全波UcOtuoOtusOtd)Us與Uc反相2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路

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(hào)uo,如圖c和圖d中實(shí)線所示Uc="0"的半周期，V截止，us同時(shí)從同相輸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(hào)uo如圖c和圖d中虛線所示2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路uousR2R3R1R6R4R5V1UcV2∞-++NUcb)UcOtuoOtusOtd)Us與Uc反相全波UcOtusOtuoOtc)Us與Uc同相2、開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路

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”的半周期，V1截止、V2導(dǎo)通，反相輸入端通過(guò)R3接地，us從同相輸入端輸入,放大倍數(shù)為+1:效果與圖a相同，實(shí)現(xiàn)了全波相敏檢波三、相敏檢波電路4、精密整流型相敏檢波電路在前面的討論中，都把相敏檢波電路中的開(kāi)關(guān)器件視為理想開(kāi)關(guān)器件。忽略了晶體管導(dǎo)通時(shí)的等效內(nèi)阻和截止時(shí)的漏電流為了減小由于開(kāi)關(guān)器件不理想而帶來(lái)的誤差，可以仿照精密整流包絡(luò)檢波電路的原理構(gòu)成精密整流型相敏檢波電路三、相敏檢波電路Us,Uc同相 Us,Uc反相Us+Ua+2-1=1 Us+Ua-0-1=-1Us-Ua-0+1=1 Us-Ua+-2+1=-1 A=-1A=-2A=-1UcOtusOtuoOtc)UcOtuoOtusOtd)三、相敏檢波電路4、精密整流型相敏檢波電路在Uc為正、/Uc為負(fù)的半周期:V1截止，V2導(dǎo)通，N1用作反相放大器，uA為us的反相信號(hào)

在Uc為負(fù)、/Uc為正的半周期:V1導(dǎo)通，V2截止，N1的輸出uA為零。這樣，uA的波形為一半波整流信號(hào)

取R'3=2R3，N2對(duì)uA的放大倍數(shù)比對(duì)us的放大倍數(shù)大一倍，在不接電容C情況下，N2的輸出uo波形為全波整流信號(hào)，其原理與圖3-11相同三、相敏檢波電路4、精密整流型相敏檢波電路該圖與前圖(精密檢波)相比，其輸出的區(qū)別在于:前圖輸出的全波整流信號(hào)的極性是固定的。而該圖中，在Uc與us同相時(shí)，在Uc為正的半周期uA為負(fù)，輸出uo為正的全波檢波信號(hào)

在Uc與us反相時(shí)，在Uc為正的半周期uA為正，輸出uo為負(fù)的全波檢波信號(hào);實(shí)現(xiàn)相敏檢波電容C用來(lái)濾除經(jīng)全波檢波后us中的高頻成分，以獲得調(diào)制信號(hào)ux三、相敏檢波電路5、脈沖箝位式相敏檢波電路ttuottttttR2R1CVusuoUc′∞-++NUcDsAuA,uousOOuAUc′OUcOuA,uousOOuAuoUcOUc′O單穩(wěn)Dsb)φ=90°時(shí)波形c)φ=270°時(shí)波形5、脈沖箝位式相敏檢波電路參考信號(hào)Uc經(jīng)單穩(wěn)Ds形成窄脈沖U’c,使開(kāi)關(guān)管V瞬時(shí)導(dǎo)通，A點(diǎn)瞬時(shí)接地電容C被充電到此時(shí)us的瞬時(shí)值:Usmsinφ

其中Usm為us的幅值，φ為us與Uc的相位差窄脈沖過(guò)去后，V被切斷，C的放電回路時(shí)間常數(shù)很大，可以認(rèn)為C上一直保持充電電壓UsmsinφA點(diǎn)的電位為:uA=us-Usmsinφ當(dāng)φ=90°時(shí)，uA為全負(fù)值，其波形如圖b所示當(dāng)φ=270°時(shí)，uA為全正值，其波形如圖c所示經(jīng)接在N后面的低通濾波器(圖中未表示)濾波后得到解調(diào)后的uo輸出需要指出，這種相敏檢波電路沒(méi)有實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與載波信號(hào)的相乘，它不能用于信號(hào)的調(diào)制。抑制干擾的性能也不如其它相敏檢波電路第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路(三)相敏檢波電路的選頻與鑒相特性1、相敏檢波電路的選頻特性什么是相敏檢波電路的選頻特性？相敏檢波電路的選頻特性是指它對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)有不同的傳遞特性。以參考信號(hào)為基波，所有偶次諧波在載波信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)平均輸出為零，即它有抑制偶次諧波的功能。對(duì)于n=1,3,5等各奇次諧波，輸出信號(hào)的幅值相應(yīng)衰減為基波的1/n，即信號(hào)的傳遞系數(shù)隨諧波次數(shù)增高而衰減，對(duì)高次諧波有一定抑制作用第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路

b)n=2a)n=1c)n=3usustOuotO++––++––UctOuotO–+++tO+–tUcO+–ustOuotO+++–––++++––tO+–Uc第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路2、相敏檢波電路的鑒相特性什么是相敏檢波電路的鑒相特性？如果輸入信號(hào)us為與參考信號(hào)uc(或Uc)同頻信號(hào)，但有一定相位差，這時(shí)輸出電壓uo=Usm/2cos∮，即輸出信號(hào)隨相位差∮的余弦而變化由于在輸入信號(hào)與參考信號(hào)同頻但有一定相位差時(shí)，輸出信號(hào)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(hào)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

第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路a)us與Uc同相b)us與Uc反相c)us與Uc相位差90°d)us與Uc相位差30°UctO+–ustO–+uotO++UctO+–UctO+–UctO+–ustO–+ustO–+ustO–++OtO–++O–uouotO–++–uotO––第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路(四)相敏檢波電路的應(yīng)用振蕩器+15V傳感器uoVCT1234576相敏檢波電路

RP4-15VRt放大器R1R2R3R4量程切換電路RP1RP3RP2∞-++N++15VRP5P第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路一、調(diào)頻原理與方法(一)調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)x去控制高頻載波信號(hào)的頻率。常用的是線性調(diào)頻，即讓調(diào)頻信號(hào)的頻率按調(diào)制信號(hào)x的線性函數(shù)變化調(diào)頻信號(hào)us的一般表達(dá)式可寫(xiě)為：us=Umcos(ωc+mx)t

第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路(一)調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式ωc:載波信號(hào)的角頻率

Um:調(diào)頻信號(hào)中載波信號(hào)的幅度

m:調(diào)制度若

x=XmcosΩt，則調(diào)頻信號(hào)的頻率可在:

ωc±m(xù)Xm范圍內(nèi)變化為了避免發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象，并便于解調(diào)要求：ωc>>mXm

第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路一、調(diào)頻原理與方法(一)調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式xtOOtusa)調(diào)制信號(hào)b)調(diào)頻信號(hào)

一、調(diào)頻原理與方法421TNS3測(cè)力或壓力的振弦式傳感器(二)傳感器調(diào)制振弦式3的一端與支撐4相連，另一端與膜片1相連振弦3的固有頻率與張力T相關(guān)振弦3的振動(dòng)在磁鐵2中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，輸出信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)一、調(diào)頻原理與方法(三)電路調(diào)制1、電容三點(diǎn)式LC振蕩器調(diào)頻電路LCTC1C2+Ec一、調(diào)頻原理與方法2、多諧振蕩器調(diào)頻電路一、調(diào)頻原理與方法2、多諧振蕩器調(diào)頻電路uo∞-++NCR310k5k10kR1RRPR4VS15k30k10kR2+FUruuouc+Ur-Ur-FUrOtT2T1T0a)b)2、多諧振蕩器調(diào)頻電路輸出電壓uo為穩(wěn)壓管Vs的穩(wěn)定電壓±Ur。若輸出電壓為+Ur，則它通過(guò)R+Rp向電容C充電，uc升高當(dāng)：uc>[R4/(R3+R4)]Ur

N的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，使uo=-Ur，電容C放電，uc降低當(dāng)：uc<-[R4/(R3+R4)]Ur

N的狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)，使uo=+Ur，又對(duì)電容C充電這樣就構(gòu)成一個(gè)在±Ur間來(lái)回振蕩的多諧振蕩器，其振蕩頻率由充電回路的時(shí)間常數(shù)(R+Rp)C決定可以用一個(gè)電容傳感器作為圖中的C，這樣就可使振蕩器頻率得到調(diào)制也可以用一個(gè)電阻式傳感器的電阻作R

二、鑒頻電路什么是鑒頻？

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)稱為頻率解調(diào)或鑒頻微分鑒頻斜率鑒頻相位鑒頻比例鑒頻(一)微分鑒頻1、工作原理將調(diào)頻信號(hào)us=Umcos(wc+mx)t

對(duì)t求導(dǎo)數(shù)得這是調(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Um(wc+mx)2、微分鑒頻電路2、微分鑒頻電路電容C與晶體正向電阻r組成微分電路二極管VD為晶體管V提供直流偏壓，同時(shí)為電容C1提供放電回路。電容C2為濾除高頻載波信號(hào)用微分時(shí)，微分電流：為了正確微分，要求：因而，這種電路靈敏度較低

3、窄脈沖鑒頻電路3、窄脈沖鑒頻電路調(diào)頻信號(hào)窄脈沖輸出3、窄脈沖鑒頻電路調(diào)頻信號(hào)us經(jīng)放大后進(jìn)入電平鑒別器，當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)一定電平時(shí)，電平鑒別器翻轉(zhuǎn)，它使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出窄脈沖。us的瞬時(shí)頻率越高，窄脈沖越密，經(jīng)低通濾波后輸出的電壓越高。它將頻率變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。為了避免發(fā)生混疊現(xiàn)象，要求單穩(wěn)脈寬：fm、xm分別為us的最高瞬時(shí)頻率和x的最大值。第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路(二)斜率鑒頻us+–us1us2fo1fo2RLRLuo1uo2uoVD2VD1TC1C2c)d)e)f)usUsmus1us2uooooottttuo1uo2uo回路2回路1fo2fo1fofofcof=fc+fmsinΩtfcfm調(diào)頻波瞬時(shí)頻率變化Ωtff在測(cè)控系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)解調(diào)，并不一定需要恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)，只要能把代表被測(cè)量值的儲(chǔ)息檢出即可對(duì)于調(diào)頻信號(hào)，就是要檢出頻率變化的信息，只要能測(cè)得調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)測(cè)量頻率有兩種方法：(三)數(shù)字式頻率計(jì)測(cè)量頻率有兩種方法：一種是

測(cè)量在某一時(shí)段內(nèi)信號(hào)變化的周期數(shù)這種方法難以用于測(cè)量信號(hào)的瞬時(shí)頻率，從而難以用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)另一種方法是

測(cè)量信號(hào)的周期。根據(jù)在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)入計(jì)數(shù)器的高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)即可測(cè)得信號(hào)的周期，從而確定頻率這種方法可用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)(五)數(shù)字式頻率計(jì)第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路(三)數(shù)字式頻率計(jì)整形器單穩(wěn)(三)數(shù)字式頻率計(jì)調(diào)頻信號(hào)us，經(jīng)整形器Dz成為方波信號(hào)U經(jīng)單穩(wěn)Ds形成窄脈沖窄脈沖U’的后沿使RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)，計(jì)數(shù)器的門(mén)DG打開(kāi)，時(shí)鐘脈沖CP進(jìn)入計(jì)數(shù)器信號(hào)us變化一個(gè)周期后，出現(xiàn)第二個(gè)窄脈沖U’，它的前沿發(fā)出鎖存指令，將計(jì)數(shù)器計(jì)的數(shù)送入鎖存器鎖存器中存的數(shù)代表信號(hào)的周期，由它可以確定信號(hào)的瞬時(shí)頻率第二個(gè)窄脈沖的后沿將計(jì)數(shù)器清零同時(shí)計(jì)數(shù)器對(duì)信號(hào)的第二個(gè)周期計(jì)數(shù)這樣每次送到鎖存器的數(shù)代表信號(hào)的周期(三)數(shù)字式頻率計(jì)為使測(cè)量正確，必須要求在U’的脈沖寬度間隔時(shí)段內(nèi)，能完成計(jì)數(shù)器對(duì)鎖存器送數(shù)與此同時(shí)U’的脈沖寬度應(yīng)小于鐘脈沖的一個(gè)周期，以減小由于送數(shù)與清零所需的時(shí)間帶來(lái)的誤差這種方法個(gè)缺點(diǎn)是：鎖存器的示數(shù)代表信號(hào)周期，它與頻率間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是非線性的第五節(jié)脈沖調(diào)制式測(cè)量電路一、脈沖調(diào)制原理與方法脈沖調(diào)制是指用脈沖作為載波信號(hào)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(dá)式為：B=b+mxb:常量;

m:調(diào)制度脈沖的寬度為調(diào)制信號(hào)x的線性函數(shù)。它的波形見(jiàn)圖

一、脈沖調(diào)制原理與方法Ua)調(diào)制信號(hào)b)脈沖調(diào)寬信號(hào)txOxTBtOT:為脈沖周期，它等于載波頻率的倒數(shù)

(一)傳感器調(diào)制

(一)傳感器調(diào)制

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(dòng)機(jī)3帶動(dòng)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θ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(duì)工件8進(jìn)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(hù)玻璃，使光學(xué)系統(tǒng)免受污染當(dāng)光束掃過(guò)工件時(shí)，它被工件擋住，沒(méi)有光線照到光電元件門(mén)上，對(duì)應(yīng)于"暗"的信號(hào)寬度與被測(cè)工件8的直徑成正比，即脈沖寬度受工件直徑調(diào)制(二)電路調(diào)制1、參量調(diào)寬R2RP3VD1RP2R4VD2RP1CuCuoVSR3∞-++NR1用電阻變化實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)寬的電路在兩個(gè)半周期是通過(guò)同一電阻通道R+Rp向電容C充電，兩半周期充電時(shí)間常數(shù)相同，從而輸出占空比為1：1的方波信號(hào)如果讓電路在兩個(gè)半周期通過(guò)不同的電阻通道向電容充電那么兩半周期充電時(shí)間常數(shù)不同，從而輸出信號(hào)的占空比也隨兩支充電回路的阻值而變化2、電壓調(diào)寬用電壓變化實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制uCu–R3R4CR2RR1uxVSuou+∞-++N2、電壓調(diào)寬運(yùn)算放大器N同相輸入端的電位為：若ux為正，則它使u+升高，在uo為正的半周期，只有當(dāng)電容C上的電壓uc超過(guò)u+時(shí)，為正時(shí)，才使輸出電壓uo發(fā)生負(fù)跳變u+升高使充電時(shí)間延長(zhǎng)，即使輸出信號(hào)uo處以高電平的時(shí)間延長(zhǎng)在uo為負(fù)的半周期，u+升高使uc能快速降至u+之下。當(dāng)uc<u+時(shí)，uo發(fā)生正跳變，使輸出信號(hào)uo處于低電平時(shí)間縮短這就是說(shuō),u+升高使輸出信號(hào)uo處于高電平的脈寬加大，uo處于低平的脈寬減??；反之u+下降使輸出信號(hào)uo處于低電平的脈寬加大，uo處于高平的脈寬減小，從而使脈寬受到調(diào)制二、脈沖調(diào)制信號(hào)的解調(diào)脈沖調(diào)寬信號(hào)的解調(diào)主要有兩種方式。一種是將脈寬信號(hào)Uo送入一個(gè)低通濾波器，濾波后的輸出uo與脈寬B成正比另一種方法是Uo用作門(mén)控信號(hào)，只有當(dāng)Uo為高電平時(shí)，時(shí)鐘脈沖Cp才能通過(guò)門(mén)電路進(jìn)入計(jì)數(shù)器。這樣進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)N與脈寬B成正比兩種方法均具有線性特性三、脈沖調(diào)制測(cè)量電路應(yīng)用舉例(電容測(cè)量電路)

∞-++N2∞-++N1SR∞-++N3uoR2R1VD1VD2DFV1V2V3V4-6V+12VUcC1C2QQC1，C2敏感電容end2、全波精密檢波電路

usuAVD2VD1uoR1R3R4∞-++N1R2∞-++N2電路圖高輸入阻抗線性全波整流電路高輸入阻抗線性全波整流電路

uo=usus>0usR2R1R3R4us∞-++N1∞-++N2b)正輸入等效電路us>0時(shí)，

VD1導(dǎo)通、VD2截止，N2的同相輸入端與反相輸入端輸入相同信號(hào)，得到：uo=us

uo=-usus<0uAR2R1R3R4us∞-++N1∞-++N2c)負(fù)輸入等效電路高輸入阻抗線性全波整流電路

us<0時(shí)，VD1截止、VD2導(dǎo)通，取R1=R2=R3=R4/2，這時(shí)N2的輸出為：uo=|us|,實(shí)現(xiàn)了全波檢波。

高輸入阻抗線性全波整流電路

高輸入阻抗線性全波整流電路

高輸入阻抗線性全波整流電路

3、相加式相敏檢波電路causT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+uc+––相加式半波相敏檢波電路T1+ux-+ux

-+uc-VD1i1VD2i2載波信號(hào)T3T2RLi3+uo_RP調(diào)制信號(hào)相加式調(diào)幅電路3、相加式相敏檢波電路

uc2uc1C0usC1R4R1VD3VD2VD1R3R2R5RPVD4PucTI4I3R4VD4+–+–VD3+_uc1uc2usR3–C0+ucTRPR1VD1+–+–VD2+_i1i2uc1uc2usC1R2R5P–C0+ucT

uc2uc1CR5PR4R1VD3VD2VD1R3R2VD4usTuous1us2+–+++–––T2ucVD1T2R1++–VD2_i1i2uc1uc2+uoCR2P–us1+usT1i2-i1R5_ucucVD4T1R4+–+VD3_I4i3uc1uc2+uoCR3T2P–us2+R5_i4-i3us三、相敏檢波電路4、精密整流型相敏檢波電路CR4uoR1R’2R2R3Uc∞-++N1∞-++N2R’3V1V2uAUcus第二節(jié)調(diào)幅式測(cè)量電路

txtOtOtxΦ,uOOΦ,ux21a)b)c)3、窄脈沖鑒頻電路uoOc)ustttOOτb)a)Usˊuo放大與電平鑒別器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

低通濾波器usUsUsˊ第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路(三)相位鑒頻I1L1C2usE0U1C1MC0L2VD1放大U22U22L3VD2RLU1Cuo1uo2uo耦合網(wǎng)絡(luò)平衡疊加型鑒相器U2RLCˊU2EΦI2U1ˊ第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路(四)比例鑒頻U5L1C2usE0U1C1MC0L2VD1放大U22U22L3VD2RLCU3auo耦合網(wǎng)絡(luò)U2R1C3C4C5R2U4bU1ˊa)b)c)U3U4U22_U3U4U3U4U22_U1ˊU1ˊU1ˊ_U22U22U22U22第三節(jié)調(diào)頻式測(cè)量電路(三)數(shù)字式頻率計(jì)CpusUU′計(jì)數(shù)器鎖存器清零DG&SRQDZDS第四節(jié)調(diào)相式測(cè)量電路一、調(diào)相原理與方法(一)調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(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)式可寫(xiě)為：

us=Umcos(wct

+mx)ωc:載波信號(hào)的角頻率Um：調(diào)相信號(hào)中載波信號(hào)的幅度;m：調(diào)制度。一、調(diào)相原理與方法

a)b)c)txOttucusOO一、調(diào)相原理與方法

調(diào)相信號(hào)與載波信號(hào)的相位差隨x變化一、調(diào)相原理與方法當(dāng)x<O時(shí)，

調(diào)相信號(hào)滯后于載波信號(hào)。當(dāng)x>0時(shí)，

調(diào)相信號(hào)超前于載波信號(hào)。實(shí)際上調(diào)相信號(hào)的瞬時(shí)頻率也在不斷變化，由上式可以得到調(diào)相信號(hào)的瞬時(shí)頻率為：可以看到，若調(diào)制信號(hào)為x,us是調(diào)相信號(hào);若調(diào)制信號(hào)為dx/dt，則us是調(diào)頻信號(hào)。一、調(diào)相原理與方法(二)傳感器調(diào)制13245M扭矩測(cè)量一、調(diào)相原理與方法(二)傳感器調(diào)制

XY21a)aabWB12VP1VPnYOb)NS1S2SnVP1VP2VP3VPn莫爾條紋信號(hào)的調(diào)制

(三)電路調(diào)制1、調(diào)相電橋oURUCUsUUCURUTRCUs(三)電路調(diào)制1、調(diào)相電橋例如，C為電容式傳感器的電容，而R為一個(gè)固定電阻;也可以C為固定電容，而R為電阻式傳感器的電阻。由于電容C上的壓降Uc和電阻R上的壓降UR相位差90°，當(dāng)傳感器的電阻或電容變化時(shí)，輸出電壓矢量Us的末端在以O(shè)為圓心、以U/2為半徑的半圓上移動(dòng)，如圖b。Us的幅值不變，其相位隨傳感器的電阻或電容變化，輸出調(diào)相信號(hào)。變壓器制作麻煩、體積較大，可用運(yùn)算放大器代替變壓器。(三)電路調(diào)制1、調(diào)相電橋∞-++N2∞-++N1RR1R1CUsU2U2U2-由運(yùn)算放大器N1、N2形成兩個(gè)幅值相同、極性相反的電壓U/2與-U/2，(三)電路調(diào)制1、調(diào)相電橋(三)電路調(diào)制1、調(diào)相電橋2、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=kΨux+ujtOuxb)d)c)e)UcU02、脈沖采樣式調(diào)相電路2、脈沖采樣式調(diào)相電路二、鑒相電路鑒相就是從調(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。二、鑒相電路(一)用相敏檢波器或乘法器鑒相1、乘法器鑒相ucusuoxyKxyN1、乘法器鑒相乘法器的兩個(gè)輸入信號(hào)分別為：調(diào)相信號(hào)：us=Usmcos(wct+φ)

與參考信號(hào)：uc=Ucmcoswct

乘法器的輸出送低通濾波器濾除由于載波信號(hào)引起的高頻成分，低通濾波相當(dāng)于求平均值，整個(gè)程可用下述數(shù)學(xué)式表示，輸出電壓：輸出信號(hào)隨相位差φ的余弦而變化。在φ=π/2附近，有較高的靈敏度與較好的線性。這種乘法器電路簡(jiǎn)單，不足之處是輸出信號(hào)同時(shí)受調(diào)相信號(hào)與參考信號(hào)幅值的影響。2、用開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路鑒相3、用相加式相敏檢波電路檢相b)a)Us-UsU1UcU2Ψ1Ψ2φ-ππ2_π2π0Ψuo(二)通過(guò)相位—脈寬變換鑒相1、異或門(mén)鑒相a)UCUSDG1=1Uoc)CPUs計(jì)數(shù)器鎖存器

延時(shí)時(shí)鐘脈沖DG2Uo鎖存指令清零UcDG1