測試技術(shù)第4章

第4章信號的調(diào)理與記錄教學內(nèi)容：§1電橋§2調(diào)制與解調(diào)§3信號的放大與衰減§4濾波器§5信號的顯示與記錄傳感器輸出的電信號大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)理，使之轉(zhuǎn)換為便于處理、接收和顯示的形式。信號調(diào)理與記錄中常用環(huán)節(jié)：電橋、調(diào)制與解調(diào)、放大器、濾波器、記錄器等。4.1電橋定義：電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測量電路。其轉(zhuǎn)換的實質(zhì)是一種信息的傳遞，即通過電參量來控制工作電壓的幅度變化，從而將電參量變化的信息加到輸出電壓信號上，其能量由工作電源提供。電橋電路簡單可靠，具有很高的精度和靈敏度。被廣泛的用作儀器測量電路。按激勵電源分為：直流電橋與交流電橋；按工作原理分為：平衡電橋和不平衡電橋；按橋臂接入的阻抗元件不同：電阻電橋、電容電橋、電感電橋。4.1.1直流電橋（適于靜態(tài)量的測量）以電阻R1、R2、R3、R4組成電橋四個橋臂當輸入端后接輸入阻抗較大的儀表或放大電路時，可視為開路，則直流電橋輸出電壓：直流電橋的平衡條件：常用的電橋連接形式：

半橋單臂半橋雙臂全橋連接

圖4-2直流電橋的連接方式a）半橋單臂b）半橋雙臂c）全橋?qū)τ趩伪垭姌颍诠ぷ鲿r僅有一個橋臂電阻值隨被測量變化，設該電阻為R1，其變化量為△R，則輸出電壓為：設則（4-6）半橋雙臂連接形式：工作時有兩個橋臂（一般為相鄰橋臂）電阻值隨被測量而變化，即：，則由式（4-4）可證明，當R1=R2=R0，ΔR1＝－ΔR2＝ΔR，

R3=R4=R0，則電橋輸出（4-7）全橋連接法：四個橋臂的阻值均隨被測量而變化，即：

當R1=R2=R3=R4=R0,且 輸出為：（4-8）結(jié)論：式（4－6）、（4－7）、（4－8）表明，電橋的輸出電壓與激勵電壓成正比，但比例系數(shù)不同。電橋的和差特性：1）若相鄰兩橋臂電阻同向變化，所產(chǎn)生輸出電壓的變化將相互抵消；2）若相鄰兩橋臂電阻反向變化，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互疊加。和差特性應用實例：1）懸臂梁作敏感元件測力：為提高靈敏度，常在梁的上，下表面各貼一片應變片，并將上述兩應變片接入電橋的相鄰兩橋臂。2）柱形梁作敏感元件測力：四個縱向應變片兩兩串聯(lián)，接入相對橋臂;橫向應變片主要起溫度補償作用。結(jié)論：電橋接法不同，靈敏度不同，全橋接法可以獲得最大靈敏度。例題1：以阻值、靈敏度s=2的電阻絲應變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負載電阻為無窮大，當應變片的應變?yōu)闀r，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。圖4-3平衡電橋

上述電橋是在不平衡條件下工作的，它的缺點是當電源電壓不穩(wěn)定，或者環(huán)境溫度有變化時，都會引起電橋輸出的變化，從而產(chǎn)生測量誤差。為此，在某些情況下采用平衡電橋(如圖4—3)。出于平衡電橋最終的輸出為零，因此測量誤差取決于可調(diào)電位器的精確度，而與電橋電源電壓無關(guān)。直流電橋適合于靜態(tài)量的測量。4.1.2交流電橋采用交流電源（5～10kHz）激勵。交流電橋達到平衡時必須滿足：各橋臂的復數(shù)阻抗為則上式成立的條件是圖4-7電容電橋若電橋平衡，則兩相鄰橋臂為純電阻R2、R3，另外相鄰兩臂為電容C1、C4。此時R1、R4可視為電容介質(zhì)損耗的等效電阻。圖4-8電感電橋若電橋平衡，則：圖4-9電阻交流電橋的分布電容圖4-10具有電阻電容平衡的交流電阻電橋?qū)Ь€間存在分布電容電容C2是一個差動可變電容器影響交流電橋測量精度的因素：電橋各元件之間的互感耦合；泄漏電阻以及元件間、元件對地之間的分布電容；鄰近交流電路對電橋的感應影響。交流電橋的激勵電源要求其電壓波形和頻率必須具有很好的穩(wěn)定性。一般采用音頻交流電源（5～10kHz）作為電橋電源。電橋輸出將為調(diào)制波，后接交流放大電路簡單而無零漂，并且解調(diào)電路和濾波電路容易去除干擾而獲得有用信號。4.2調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：利用某種低頻信號來控制或改變一高頻振蕩信號的某個參數(shù)的過程。解調(diào)：是指從已調(diào)制信號中恢復出原低頻調(diào)制信號的過程。高頻振蕩信號稱為載波；控制高頻振蕩的低頻信號為調(diào)制信號；調(diào)制后的高頻振蕩信號為已調(diào)制信號（便于放大和傳輸）。調(diào)制分類：當被控制的量是高頻振蕩信號的幅值時，稱為調(diào)幅(AM)；已調(diào)制信號為調(diào)幅波；當被控制的量為高頻振蕩信號的頻率時，稱為調(diào)頻(FM)；已調(diào)制信號為調(diào)頻波；當被控制的量為高頻振蕩信號的相位時，稱為調(diào)相(PM)；已調(diào)制信號為調(diào)相波；調(diào)制與解調(diào)的應用：應用分析：傳感器輸出的低頻微弱信號需要放大。直流放大，存在零漂和級間耦合，容易失真；交流放大，抗零漂，故一般先將低頻信號調(diào)制為高頻信號，再交流放大，最后解調(diào)。應用實例：差動變壓器式位移傳感器；交流電橋等。圖4-8載波、調(diào)制信號、調(diào)幅波和調(diào)頻波4.2.1調(diào)幅及其解調(diào)1、調(diào)幅原理將高頻載波信號與被測信號相乘，使高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化。調(diào)幅的過程如圖4-9。圖4-9調(diào)幅過程圖4-9調(diào)幅過程時域頻域總結(jié)：調(diào)幅的過程在頻域上就相當于一個移頻的過程。載波頻率f0必須高于信號中的最高頻率fmax，才不會出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。實際應用中，載波頻率至少在調(diào)制信號上限頻率的十倍以上。注意：調(diào)幅波是否可以看作是載波與調(diào)制信號的迭加？否。因為調(diào)幅波是載波幅值隨調(diào)制信號大小成正比變化，只有相乘才能實現(xiàn)。幅值調(diào)制裝置實質(zhì)上是一個乘法器?，F(xiàn)在已有性能良好的線性乘法器組件?；魻栐彩且环N乘法器。電橋在本質(zhì)上也是一個乘法裝置，若以高頻振蕩電源供給電橋，則輸出uy為調(diào)幅波。500例2：已知調(diào)幅波試求：（1）所包含的各分量的頻率及幅值；（2）繪制調(diào)制信號與調(diào)幅波（已調(diào)制信號）的頻譜。2、整流檢波和相敏檢波調(diào)幅波解調(diào)（檢波）：從已調(diào)制信號中檢出調(diào)制信號的過程。

有三種方法：同步解調(diào)、包絡檢波、相敏檢波。同步解調(diào)：已調(diào)制信號Xm(t)與載波y(t)再次相乘，經(jīng)低通濾波器，檢出調(diào)制信號。整流檢波（包絡檢波）：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)幅信號的包絡線形狀與調(diào)制信號一致。只要能檢出調(diào)幅信號的包絡線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為整流檢波或包絡檢波。

圖4-10調(diào)制信號加偏置的調(diào)幅波a）偏置電壓足夠大b）偏置電壓不夠大相敏檢波為了使信號具有判別信號相位和選頻的能力，需采用相敏檢波電路。要實現(xiàn)正確的解調(diào)必須要求參考信號的幅值遠大于調(diào)幅信號的幅值，使開關(guān)器件的通斷完全由參考信號決定。其中x(t)為原信號；y(t)為載波，xm(t)為調(diào)幅波。電路設計使變壓器B二次邊的輸出電壓大于A二次邊的輸出電壓，即滿足參考信號的幅值大于調(diào)幅信號的幅值。

相敏檢波過程：若原信號x(t)為正，調(diào)幅波xm(t)與載波y(t)同相，如圖中0－a段所示。當載波電壓為正時，VD1、VD2導通，且V23>V12、i23>i12，電流的流向是5－2－VD2－3－d－地－負載－c－5。當載波電壓為負時，變壓器A和B的極性同時改變，VD3、VD4導通，且V41>V34，i41>i34，電流的流向是5－4－VD4－1－d－地－負載－c－5。也就是，當原信號為正時，相敏檢波電路的輸出為負，與原信號反相。若原信號x(t)為負，調(diào)幅波與載波異相，當載波為正時，變壓器B的極性如圖中所示，變壓器A的極性與圖中相反。VD1、VD2導通，且V23<V12，i23<i12，電流的流向是d-1-VD1-2-5-c-負載-地-d。當載波電壓為負時，VD3、VD4導通，且V41<V34、i41<i34，電流的流向是d-3-VD3-4-5-c-負載-地-d。也就是，當原信號為負時，相敏檢波電路的輸出為正，與原信號反相。圖4-11相敏檢波相敏檢波是利用二極管的單向?qū)ㄗ饔脤㈦娐份敵鰳O性換向。在0-a段把xm(t)的零線上的正部翻下來，而在a-b段的負部翻上去。信號uf是經(jīng)過反轉(zhuǎn)后的相敏檢波的輸出，經(jīng)過電容C、Rf組成的低通濾波器后，輸出的信號uc能夠反應調(diào)制信號的波形，經(jīng)過適當放大倍數(shù)的反相放大器，能夠完全復現(xiàn)調(diào)制信號。動態(tài)電阻應變儀為電橋調(diào)幅與相敏檢波的典型實例。振蕩器輸出等幅高頻振蕩電壓（一般頻率為10kHz或15kHz），一方面振蕩器為電橋提供電源，調(diào)制信號通過電橋調(diào)制振蕩器輸出的高頻信號,并輸出調(diào)幅波；另一方面，為相敏檢波電路提供參考信號。調(diào)幅波經(jīng)過放大，最后經(jīng)相敏檢波與低通濾波獲得所測信號。其工作原理如圖4-12所示。圖4-12動態(tài)電阻應變儀框圖（10KHz-15kHz）4.2.2調(diào)頻及其解調(diào)1、調(diào)頻利用信號電壓的幅值控制一個振蕩器，振蕩器輸出的是等幅波，但其振蕩頻率偏移量和信號電壓成正比。當信號電壓為零時，調(diào)頻波的頻率就等于中心頻率；信號電壓為正值時頻率提高，為負值時頻率降低。圖4-13調(diào)制信號為三角波時的調(diào)頻信號波形2、常用的頻率調(diào)制方法（1）直接調(diào)頻法被測參數(shù)的變化直接引起傳感器輸出信號頻率的改變。如振弦式傳感器,振蕩器式頻率傳感器。（2）參數(shù)調(diào)頻法其基本原理是首先將被測參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為傳感器的L、R或C的變化，將傳感器線圈、電容或電阻接在一定振蕩回路中，被測參數(shù)的變化將會引起振蕩器振蕩頻率的變化，輸出調(diào)頻信號。（例如：電渦流傳感器、電容式傳感器）（3）電壓調(diào)頻法基本原理是利用電壓變化來控制振蕩頻率的變化，壓控振蕩器是一種常用的調(diào)頻方法。其輸出瞬時頻率與輸入的控制電壓值成線性關(guān)系。文氏電橋正弦波發(fā)生器圖4-14采用乘法器的壓控振蕩器3、鑒頻電路調(diào)頻波的解調(diào)稱為鑒頻，是指將頻率變化恢復成調(diào)制信號電壓幅值變化的過程。圖4-15用變壓器耦合的失諧回路鑒頻（斜率鑒頻)a）鑒頻器b）頻率—電壓特性曲線圖4-16雙失諧回路鑒頻電路調(diào)諧回路幅頻特性輸入調(diào)頻信號回路1輸出回路2輸出輸出信號圖4-164.3信號的放大與衰減信號放大是為了將微弱的傳感器信號，放大到足以進行各種轉(zhuǎn)換處理，或推動指示器、記錄器以及各種控制機構(gòu)。為保證測量精度，要求放大電路具有如下：足夠的放大倍數(shù)；高輸入阻抗，低輸出阻抗；高共模抑制能力；低溫漂、低噪聲、低失調(diào)電壓和電流。差動放大、電橋放大、電荷放大、高輸入阻抗放大、高共模抑制比放大、程控放大電路等。4.3.1基本放大器三種基本放大電路的基本形式如圖4-17所示。a）反相放大器b）同相放大器c）基本差動放大器圖4-17基本放大電路運算放大器理想模型：運算放大器的輸入電流為零，即。運算放大器的差動輸入電壓為零，即1.反相比例放大器反相比例放大器的特點是：輸出與輸入信號反相；電壓放大倍數(shù)的絕對值或；放大器的輸入阻抗?。ǎ?/p>

只能放大對地的單端信號。2.同相比例放大器圖11-6用同相比例放大器放大電橋信號圖11-5同相比例放大器同相比例放大器的特點為：輸出信號與輸入信號同相；電壓放大器倍數(shù)大于等于1；放大器的輸入阻抗很大；只能放大單端信號。3.差動放大器圖11-8差動放大器圖11-9單臂電橋接差動放大器特點：放大器的放大倍數(shù)與頻率有關(guān)，其頻帶寬度在f1和f2之間，因此在信號放大時，可以抑制直流漂移和高頻干擾電壓。反相放大電路性能穩(wěn)定，但輸入阻抗比較低，容易對傳感器形成負載效應；同相放大電路輸入阻抗高，但易受干擾和精度低；差動放大電路把兩個輸入信號分別輸入到運算放大器的同相和反相輸入端，然后在輸出端取出兩個信號的差模成分，抑制兩個信號的共模成分的電路。結(jié)構(gòu)簡單，但輸入阻抗較低，增益調(diào)節(jié)困難，使其應用受到很大限制；運算放大器不論是作為同相放大器還是反相放大器，電路都是采用電壓負反饋的形式，電路的閉環(huán)輸出阻抗都非常小。4.3.2儀器放大器典型的儀器放大電路由三個集成運放構(gòu)成的，如圖所示。兩個輸入端分別是兩個集成運放Ａ１、Ａ２的同相輸入端，因此輸入電阻很高。Ａ３構(gòu)成差分放大電路，兩邊電阻對稱，可以消除上述遠距離測量時的共模干擾。同時當Ａ１、Ａ２輸出端上產(chǎn)生的漂移電壓對稱時，在Ａ３輸出Vｏ中也被消除。因此該電路有很高的共模抑制能力和較低的輸出漂移電壓。圖4-18儀器放大器為提高電路的抗共模干擾能力和抑制漂移的影響，應使電路上下對稱，即取R1＝R2，R4＝R6，R5＝R7。若A1、A2、A3都是理想運放，則V1＝V4，V2=V5，故有：

該電路輸出電壓與差動輸入電壓之間的關(guān)系，即增益可以用下式表示：若取Rl＝R2=R4＝R6=R5＝R7=10KΩ，即可以構(gòu)成一個Af=201倍的高輸入阻抗、高共模抑制比的放大器。世界許多公司都有自己的集成儀器放大器，如美國AD公司生產(chǎn)的AD612和AD614，美國BB公司推出的INA114等。都是根據(jù)儀器放大器原理設計的三運放結(jié)構(gòu)單片集成電路，其它型號的儀器放大器，雖然電路有所區(qū)別，但基本性能是一致的，如AD521、AD522等。圖4-19AD612集成儀器放大器圖4-20電橋與AD612組成的放大電路保護端經(jīng)緩沖器A與屏蔽層相連，可有效減小共模干擾4.3.3可編程增益放大器在多回路檢測系統(tǒng)中，由于各回路傳感器信號的變化范圍不同，只有通過不同量程的放大器，才能使放大后的信號幅值變化范圍一致（例如0～5V）。利用計算機編程改變增益（PGA）的放大器為可編程增益放大器。可編程增益放大器為可編程增益的反相放大器。包括：電阻網(wǎng)絡、模擬開關(guān)、譯碼器和儀器放大器。也可不用譯碼器，由計算機I/O口控制y1、y2、y3、y4，得到24個不同增益。圖4-21可編程增益放大器的基本原理

x1x2y1y2y3y4閉合開關(guān)

000111

S1

011011

S2

101101

S3

111110

S4圖4-22LH0084集成可編程增益放大器經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換的電信號或其他被測電信號，通常是由多個頻率分量組合而成的，除了包含有效信息外，一般都混雜有不同頻率的干擾和其他不希望得到的成分。濾波：能抑制掉無用的、與信號頻率不同的噪聲，選出有用的頻率信號。濾波器：具有濾波功能的電路。濾波器的分類：根據(jù)其選頻方式不同，可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。4.4濾波器

圖4-23四類理想濾波器的幅頻特性a）低通b）高通c）帶通d）帶阻

通帶、阻帶、過渡帶的概念。

其他分類方法：按照濾波器的構(gòu)成形式，可分為有源濾波器和無源濾波器。4.4.1濾波器性能分析1、模型：理想濾波器能使通帶內(nèi)信號的幅值和相位都不失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器，其通帶和阻帶之間有明顯的分界線。幅頻特性相頻特性圖4-24理想低通濾波器的幅頻和相頻特性

圖4-25理想低通濾波器的脈沖響應函數(shù)傅立葉變換——時—頻對稱性2、濾波器參數(shù)理想濾波器只需規(guī)定截止頻率即可說明其特性，而實際濾波器的特性曲線無明顯轉(zhuǎn)折點，通帶中幅頻特性也非常數(shù)，需更多參數(shù)描述其性能。主要參數(shù)包括：紋波幅度、截止頻率、帶寬、品質(zhì)因數(shù)、倍頻程選擇性、濾波器因數(shù)。圖4-26實際低通濾波器的幅頻特性圖4-27理想和實際的帶通濾波器的幅頻特性（1）截止頻率：幅頻特性值等于所對應的頻率點；（2）帶寬B：上下兩截止頻率之間的頻率范圍B=ωc2-ωc1

，又稱-3dB帶寬；（3）紋波幅度δ：通帶中幅頻特性值的起伏變化值；（4）品質(zhì)因子（Q值）：對于一個帶通濾波器，其品質(zhì)因子Q則定義為中心頻率ω0與帶寬B之比，即Q=ω0/B。實際濾波器參數(shù)：（5）倍頻程選擇性：上截止頻率ωc2與2ωc2之間或下截止頻率ωc1

與ωc1

/2間幅頻特性的衰減值，即頻率變化一個倍頻程的衰減量，以dB表示。倍頻程選擇性表征過渡帶的幅頻曲線傾斜的程度，即幅頻特性衰減的快慢。（6）濾波器因數(shù)（矩形系數(shù)）λ：濾波器幅頻特性的-60dB帶寬與-3dB帶寬的比，即

對理想濾波器有λ=1。對普通使用的濾波器，λ一般為（1～5）。3、可實現(xiàn)的典型濾波網(wǎng)絡函數(shù)實際可實現(xiàn)濾波器的傳遞函數(shù)的一般表達式為式中，a、b為電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)值決定的實常數(shù)；S＝jω；為保證線性網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，分母中的各系數(shù)均應為正，且要求m<n，n為濾波器的階，反映了濾波器的復雜程度。濾波器的幅頻特性逼進理想頻率特性的程度取決于傳遞函數(shù)的階數(shù)n。二階濾波器傳遞函數(shù)的形式為為了使其具有更明顯的物理意義，令為阻尼系數(shù)，為固有頻率，當系數(shù)bk

取不同的值時，可以得到不同特性的濾波器。

（1）低通濾波器：

b0＝b1＝0，b2＝k0ω02

（2）高通濾波器：

b0＝k0，b1＝b2＝0（3）帶通濾波器：b0＝b2＝0，b1＝（4）帶阻濾波器：b0＝k0，b1＝0，b2

＝k0ω02根據(jù)不同的逼近準則，可形成以下幾種濾波器：（1）巴特沃斯濾波器特點是在通帶內(nèi)具有最大平坦幅度特性，但阻帶衰減較為緩慢，選擇性較差。（2）切比雪夫濾波器幅頻特性在通帶內(nèi)有一定的波動，在階數(shù)一定的情況下，其幅頻特性更接近理想的矩形。（3）貝塞爾濾波器相頻特性在通帶內(nèi)具有最高線形度，使濾波器的相頻特性引起的失真最小。1、五階貝塞爾濾波器2、五階巴特沃斯濾波器3、五階切比雪夫濾波器d=0.5dB4、五階切比雪夫濾波器（d=2dB）4.4.2實際濾波電路1、RC無源濾波器RC低通濾波器的典型電路和幅頻特性如圖4-29所示。設輸入和輸出信號電壓分別為ux和uy，電路時間常數(shù)分析：當輸入信號頻率，A(w)為常數(shù)，信號可以不被衰減地通過濾波器；當，信號衰減-3dB，因此RC值決定著上截止頻率。當時，信號受到很大衰減，此時濾波器相當于積分器的作用。圖4-29RC低通濾波器RC高通濾波器：時間常數(shù)，頻率響應函數(shù)和幅頻特性分析：當輸入信號頻率時，，信號可以不被衰減地通過濾波器；當時，，信號衰減-3dB，即截止頻率為。當時，信號受到很大衰減，此時，此時濾波器相當于微分器的作用，對低頻成分的衰減率為-20dB/10倍頻程。RC帶通濾波器：將高通與低通濾波器串聯(lián)起來圖4-31RC帶通濾波器

兩個環(huán)節(jié)之間串入具有高輸入阻抗的放大器進行隔離。RC帶阻濾波器：將兩者并聯(lián)起來

圖4-32RC帶阻濾波器2、RC有源濾波器僅由阻容元件組成的無源濾波器，具有線路簡單、體積小、成本低的優(yōu)點，但它們都是低階系統(tǒng)，由于過渡帶衰減緩慢,選擇性差。RC有源濾波器是用RC無源網(wǎng)絡和運算放大器等有源器件結(jié)合在一起構(gòu)成的。其特點：1)可以放大信號；2)具有高輸入阻抗的運算放大器可以進行級間隔離，消除或減小負載效應的影響。有源濾波器可以多級串聯(lián)組成高階濾波器，明顯地提高了濾波器的選擇性。

圖4-33壓控電壓源型二階有源濾波電路低通高通帶通3、開關(guān)電容濾波器開關(guān)電容濾波器是一種新型的大規(guī)模集成器件，由MOS模擬開關(guān)、電容和運算放大器組成，MOS模擬開關(guān)受時鐘脈沖信號的控制。其特點是利用開關(guān)和電容代替電路中的電阻，屬于數(shù)字電路和模擬電路相結(jié)合的產(chǎn)物。利用集成電路技術(shù)可以精確而穩(wěn)定地保持電容比，同時可使開關(guān)電容電路尺寸極小，在一個芯片上可集成多個濾波器。開關(guān)電容等效于電阻的原理如圖4-34所示。圖4-34a電容C通過開關(guān)Q交替接通A、B兩端。接通A時，電容C上儲存電荷為CuA

，當Q接通B時則通過負載放電而形成電壓uB，這時電容C中儲存電荷為CuB。在一個開關(guān)周期T內(nèi)通過電容C由A傳送到B的電荷量△q其平均電流量若等效為圖4-34b中的電阻R，則其阻值圖4-34開關(guān)電容的等效電阻原理圖4-35開關(guān)電容的等效電阻電路

圖4-36有源低通濾波器及相應的開關(guān)電容電路式（4-47）表明濾波器特性只取決于開關(guān)頻率和網(wǎng)絡中的電容比。改變脈沖頻率就可改變開關(guān)頻率，從而改變?yōu)V波器的時間常數(shù)和截止頻率。由于集成電路技術(shù)可以精確而穩(wěn)定地保持式（4-47）中的電容比，也能將電容值做得很小，使開關(guān)電容電路尺寸極小，在一個芯片上可集成多個濾波器。例題：已知某RC低通濾波器，R=1k，C=1F，1）確定各函數(shù)式H(s)；H()；A()；()。2）當輸入信號ui=10sin1000t時，求輸出信號uo，并比較其幅值及相位關(guān)系。解：

4.5信號的顯示與記錄信號顯示的作用是顯示信號的特征量(如幅值、頻率、相位角、峰峰值)、信號的波形，以及復雜信號的特定輸出狀態(tài)的顯示等。其特點是輸出信號直觀，并能充分反映測試與檢測信號的實時性。記錄儀器是用于記錄反映被測信號變化過程的輸出設備，可以將被測信號記錄存儲起來，供人或儀器做進一步處理和分析。

4.5.1信號的顯示1、LED（lightEmittingDiode）顯示（發(fā)光二極管）LED數(shù)碼顯示器件分別有7段“8”字形數(shù)碼管、“米”字形數(shù)碼管、數(shù)碼點陣、數(shù)碼條柱等類型。7段LED顯示器的段排列結(jié)構(gòu)如圖4-37(a)所示，圖4-37(b)給出共陰極7段LED顯示電路，所有發(fā)光二極管的公共陰極接地。當某個字段的陽極為高電平時，相應字段就被點亮。若陽極為低電平，則該字段不亮。圖4-37(c)給出共陽極7段LED顯示電路，所有發(fā)光二極管的公共陽極接+5v，當某個字段的陰極為低電平時，相應字段就點亮。

圖4-377段LED顯示器a）段排列b）共陰極c）共陽極圖4-39大寫英文字母G的字形顯示G字形代碼由：3FH、21H、29H、79H、09H五個代碼組成點陣式LED顯示器工作原理：2、LCD(LiquidCrystalDisplay)顯示(液晶顯示）LCD的基本結(jié)構(gòu)及顯示原理如圖所示。由于液晶的四壁效應，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃電極上呈水平排列，但排列方向互為正交，而玻璃間的分子呈連續(xù)扭轉(zhuǎn)過渡。這樣的構(gòu)造能使液晶對光產(chǎn)生旋光作用，使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。當外部光線通過上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直方向，當此偏振光通過液晶材料之后被旋轉(zhuǎn)90°，偏振方向成水平方向。此方向與下偏振片的偏振方向一致。因此，此光線能完全穿過下偏振片而到達反射板，經(jīng)反射后沿原路返回，從而呈現(xiàn)出透明狀態(tài)。當在液晶盒的上下電極加上一定的電壓后，電極部分的液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，從而失去放光性。因此，從上偏振片入射的偏振光不被旋轉(zhuǎn)，當此偏振光到達下偏振片時，因其偏振方向與下偏振片的偏振方向垂育，因此被下偏振片吸收，無法到達反射板形成反射，所以呈現(xiàn)出黑色。圖4-40LCD顯示的基本結(jié)構(gòu)及顯示原理3