現(xiàn)代測試技術(shù)課件：信號調(diào)理

信號調(diào)理《現(xiàn)代測試技術(shù)》本章學(xué)習(xí)要求：1.掌握信號放大基本原理2.掌握信號濾波基本原理3.掌握信號調(diào)制解調(diào)原理4.掌握信號信號變換原理信號調(diào)理的的目的是便于信號的傳輸與處理。

信號調(diào)理的目的

1.傳感器輸出的電信號很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。

2.有些傳感器輸出的是電信號中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。6.1信號放大

分類放大器直流放大器交流放大器電荷放大器直流電橋特點(diǎn)交流電橋低頻保留,高頻截止高頻保留,低頻截止1直流放大電路

電壓增益:1)反相放大器

反饋電阻RF值不能太大，否則會產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。R1的取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號源Ui的內(nèi)阻。煙霧報警器酒精傳感器二氧化碳傳感器2)同相放大器

同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級。

同相放大器也是最基本的電路，其閉環(huán)電壓增益Av為:2交流放大電路

R1一般取幾十千歐。耦合電容C1、C3可根據(jù)交流放大器的下限頻率fL來確定。

若只需要放大交流信號，可采用圖示的集成運(yùn)放交流電壓同相放大器。其中電容C1、C2及C3為隔直電容。

3直流電橋●平衡條件VER1R3R2R4令：4交流電橋電感電容傳感器傳感器●平衡條件電橋的接法：單臂

半橋全橋5電荷放大器F+

理想濾波器是指能使通帶內(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。6.2信號濾波-理想濾波器

fcH(f)fQ(f)

理想濾波器是不存在的，實(shí)際濾波器幅頻特性中通帶和阻帶間沒有嚴(yán)格界限,，存在過渡帶。

實(shí)際濾波器0fA1一階RC低通濾波器

2一階RC高通濾波器

3RC帶通濾波器

可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)

信號調(diào)理的的目的是便于信號的傳輸與處理。

6.3信號調(diào)理的目的

1.傳感器輸出的電信號很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。

2.有些傳感器輸出的是電信號中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。6.3調(diào)制與解調(diào)1目的

解決微弱緩變信號的放大以及信號的傳輸問題。

先將微弱的緩變信號加載到高頻交流信號中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再從放大器的輸出信號中取出放大了的緩變信號。例：交流電橋VinVoR1R3R2R42種類調(diào)制信號x(t)0t載波信號z(t)0ta)幅度凋制(AM)b)頻率調(diào)制(FM)c)相位調(diào)制(PM)3幅度調(diào)制

調(diào)幅是將一個高頻正弦信號（或稱載波）與測試信號相乘，使載波信號幅值隨測試信號的變化而變化．緩變信號調(diào)制高頻信號放大放大高頻信號解調(diào)放大緩變信號幅度調(diào)制與解調(diào)過程（波形分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（頻譜分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（數(shù)學(xué)分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)非抑制調(diào)幅

若對信號x(t)進(jìn)行偏置，疊加一個直流分量D，使偏置后的信號都具有正電壓。調(diào)幅解調(diào)二極管檢波低通濾波調(diào)幅波的波形失真a）過調(diào)失真：對于非抑制調(diào)幅，要求其直流偏置必須足夠大，否則x(t)的相位將發(fā)生180。b)重疊失真：調(diào)幅波是由一對每邊為fm的雙邊帶信號組成．當(dāng)載波頻率fz較低時，正頻端的下邊帶將與負(fù)頻端的下邊帶相重疊．要求:fz＞fm

4頻率調(diào)制

調(diào)頻是利用信號x(t)的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說，調(diào)頻波是一種隨信號x(t)的電壓幅值而變化的疏密度不同的等幅波.鑒頻：T1T2T3T4F優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。

調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅所要求帶寬的20倍；調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，因?yàn)轭l率調(diào)制足一種非線性調(diào)制。

因?yàn)檎{(diào)頻信號所攜帶的信息包含在頻率變化之中，并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主要表現(xiàn)在振幅之中．

缺點(diǎn)：占頻帶寬度大，復(fù)雜

電壓/電流變換器（VCC）用來將電壓信號變換為與電壓成正比的電流信號。用途：常用作傳感器或其他檢測電路中的基準(zhǔn)（參考）恒流源，在磁偏轉(zhuǎn)的示波裝置中常用來將線性變化電壓變換成掃描用的線性變化電流在控制系統(tǒng)中作為可控電流源驅(qū)動某些執(zhí)行裝置，如記錄儀記錄筆的偏轉(zhuǎn)和電流表的偏轉(zhuǎn)。VCC按負(fù)載接地與否可分為負(fù)載浮地型和負(fù)載接地型兩類。

6.4信號變換-電壓/電流變換特點(diǎn)：要求信號源和運(yùn)算放大器都能給出要求的負(fù)載電流值，這是由于信號UI加于運(yùn)算放大器反相輸入端所造成的。

6.4信號變換-反向式負(fù)載浮地型特點(diǎn)：信號接于運(yùn)算放大器的同相端，由于同相端有較高的輸入阻抗，因而信號源只要提供很小的電流。

6.4信號變換-同向式負(fù)載浮地型

電流－電壓變換器（CVC）用來將電流信號變換為成正比的電壓信號。用途：可作為微電流測量裝置來測量漏電流；或在使用光敏電阻、光電池等恒電流傳感器的場合，是一個常見的光檢測電路；可作為電流信號的相加器，這在數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換器中是一種常見的輸出電路形式。6.4信號變換-電流/電壓變換特點(diǎn)：運(yùn)算放大器的輸出阻抗很低，那么可用一般的電壓表在輸出端直接測定輸入電流值大小，其變換系數(shù)就是RF值。若被測電流IS很小，為了要有一定的輸出電壓數(shù)值應(yīng)該取較大的RF值，但RF值越大，必然帶來兩個問題：一是大阻值的電阻