测控电路复习重点市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 测控电路功用测控电路功用第二节第二节 对测控电路主要要求对测控电路主要要求第三节第三节 测控电路输入信号与输出信号测控电路输入信号与输出信号第四节第四节 测控电路类型与组成测控电路类型与组成第五节第五节 测控电路发展趋势测控电路发展趋势1第1页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第一章第一章 绪论绪论1.1.对测控电路主要要求（对测控电路主要要求（精度高；响应速度快和动态失真小；精度高；响应速度快和动态失真小；转换灵活；可靠性与经济性）；转换灵活；可靠性与经济性）；2.2.影响测控电路精度主要原因（影响测控电路精度主要原因（噪声与干扰噪声与干扰；失调与漂移，；失调与漂移，主要是温漂主要是温漂；线性度与保真度；输入与输出阻抗影响）；线性度与保真度；输入与输出阻抗影响）；3.为何说测控电路是测控系统中最灵活步骤，它表达在哪些为何说测控电路是测控系统中最灵活步骤，它表达在哪些方面？方面？（模数转换与数模转换；信号形式转换；量程变换；（模数转换与数模转换；信号形式转换；量程变换；信号选取；信号处理与运算等）；信号选取；信号处理与运算等）；本章基本概念本章基本概念2第2页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.4.测控电路输入信号与输出信号类型测控电路输入信号与输出信号类型 模拟信号模拟信号(非调制信号,已调制信号）；数字信号数字信号(增量码信号；绝对码信号；开关信号）5.测控电路中信号制测控电路中信号制电模拟信号种类：电模拟信号种类：直流电压直流电压(电流电流)，交流电压，交流电压(电流电流)；国际统一信号：国际统一信号：过程控制系统模拟直流电流信号为过程控制系统模拟直流电流信号为420mA，模拟直流电压信号为模拟直流电压信号为15V；国内统一信号：国内统一信号：420mA，15V；010mA，010V。信号制信号制是在成套系列仪器仪表测控电路中，各个单元输入、是在成套系列仪器仪表测控电路中，各个单元输入、输出信号采取何种统一联络信号问题。输出信号采取何种统一联络信号问题。信号传输方式信号传输方式有三种：两线制、三线制和四线制有三种：两线制、三线制和四线制6.模拟式测量电路和数字式测量电路基本组成模拟式测量电路和数字式测量电路基本组成7.控制电路基本组成控制电路基本组成（开环控制；闭环控制）（开环控制；闭环控制）第一章第一章 绪论绪论3第3页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2章章 信号放大电路信号放大电路 2.1 运算放大器误差及其赔偿运算放大器误差及其赔偿 2.2 经典测量放大电路经典测量放大电路 2.3 隔离放大电路隔离放大电路作用：作用：放大传感器输出电压、电流或电荷信号。放大传感器输出电压、电流或电荷信号。类型：类型：由传感器决定。如：应变式传感器采取电桥放由传感器决定。如：应变式传感器采取电桥放大电路，压电式传感器采取电荷放大电路。大电路，压电式传感器采取电荷放大电路。4第4页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。要掌握主要内容：要掌握主要内容：经典测量放大电路经典测量放大电路:隔离放大电路隔离放大电路.反相放大电路反相放大电路同相放大电路同相放大电路差动放大电路差动放大电路高共模抑制比放大电路高共模抑制比放大电路自动调零放大电路自动调零放大电路高输入阻抗放大电路高输入阻抗放大电路电桥放大电路电桥放大电路线性化电路线性化电路第第2章章 信号放大电路信号放大电路5第5页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2 经典测量放大电路经典测量放大电路一、高共模抑制比放大电路 作用：用来抑制传感器输出共模电压(包含干扰电压)，提升共模抑制比。应用场所：要求共模抑制比大于100dB场所，比如人体 心电测量，信号很微弱，而干扰很大。方法：（1）采取多个集成运放串联组成测量放大电路；（2）采取差动放大电路，使ui1和ui2共模电压抵 消，但要求外接电阻完全平衡对称。6第6页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.5 高共模抑制比放大电路高共模抑制比放大电路*2.2.5.2 三运放高共模抑制比放大电路N1N2：性能一致，平衡对称，组成差动放大输入级。N3：双端输入单端输出输出级，深入抑制N1N2 共模信号。R4uo1ui1ui2uo2R1R0R2R7RPR8R3R6uoR5+-+N1IR-+N2-+N3ui1ui2uo27第7页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。取 R3=R4，R5=R6，差模增益：通常取：R1=R2，R3=R4，R5=R6 外接电阻平衡对称。2.2.5.2 三运放高共模抑制比放大电路三运放高共模抑制比放大电路电路特点：输入阻抗高；增益调整方便；对于理想运放，共模抑制比趋向无限大。8第8页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。9第9页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.6 电桥放大电路电桥放大电路2.2.6.1 单端输入电桥放大电路1反相输入型(虚地)(虚断)特点：增益与桥臂电阻无关，增益稳定，单臂电桥非线性。Z1Z2Z4Z3R2R1bauou+-+-+N电桥电源浮置，电源在R1和R2不产生电流，a点为虚地：10第10页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2同相输入型特点：输出与反相输入型符号相反，特点相同，输入阻抗高。2.2.6.1 单端输入电桥放大电路单端输入电桥放大电路R+RR2R1uo+-aRRRu+-+N11第11页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.6.2 差动输入电桥放大电路 2.2.6 电桥放大电路电桥放大电路特点：增益与桥臂电阻相关，增益不稳定，且非线性。R2=R1R1uR(1+)uaubRRRuo+-+N(ua=ub)12第12页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.6 电桥放大电路电桥放大电路*2.2.6.3 线性电桥放大电路特点：传感器接在反馈回路，线性好，量程大，但灵敏度低。uoR3R2=R(1+)R1uuaR1ub+-+Ni1i2i4i313第13页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.7 低漂移放大电路低漂移放大电路*2.2.7.1 自动调零放大电路由一块四运放和一块四位模拟开关组成。N1：主运放N2：误差保持电路N3：驱动开关Sa1、Sa2N4：驱动开关Sb1、Sb2-+N3UoK1C1Sa2R2Sb2Sa1-+N1K2-+N2UiSb1R1-+N414第14页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1误差保持 当N3输出高电平，N4输出低电平时，Sa1Sa2闭合，Sb1Sb2断开，电路处于自动调零状态，其误差保持电路以下：U0s1存放在C1上，误差保持。2.2.7.1 自动调零放大电路自动调零放大电路K2C1UC1Uo1R1R2K1-+N1-+N2U0s1U0s215第15页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2调零放大 当N3输出低电平，N4输出高电平时，Sa1Sa2断开，Sb1Sb2闭合，电路进入放大状态，其调零放大电路以下：实现了对失调电压校正，到达了自动调零目标，也起到了放大作用。输出稳定，U0s和Uc降低，电路成本低。2.2.7.1 自动调零放大电路自动调零放大电路UoC1UiR1R2K1-+N1U0s116第16页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2 经典测量放大电路经典测量放大电路2.2.8 高输入阻抗放大电路 作用作用：提升反相提升反相(或差动或差动)运算放大器输入阻抗，与电运算放大器输入阻抗，与电 容式、压电式传感器高输出阻抗相匹配。容式、压电式传感器高输出阻抗相匹配。方法：方法：（1）在放大电路输入端加接电压跟随器，但会）在放大电路输入端加接电压跟随器，但会 引入共模误差；引入共模误差；（2）采取高输入阻抗集成运算放大器；）采取高输入阻抗集成运算放大器；（3）采取通用集成运算放大器组成自举电路。）采取通用集成运算放大器组成自举电路。17第17页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.8.2 自举式高输入阻抗放大电路 2.2.8 高输入阻抗放大电路高输入阻抗放大电路 何谓自举电路?自举电路是利用反馈使输入电阻两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提升输入阻抗电路。是不是全部情况下都要求放大电路含有高输入阻抗？高输入阻抗电路常应用于传感器输出阻抗很高测量放大电路中。如电容式、压电式传感器测量放大电路。18第18页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.8.2 自举式高输入阻抗放大电路b)交流电压跟随电路+-+NuiR1R2C1R3C2uoa)同相交流放大电路uiuo+-+NR1R2R3C1C2 利用C2将运放两输入端之间交流电压作用在R1两端。理想情况下两输入端电位近似相等(虚短)，无电流流过R1，故对交流而言 。要求：R3=R1+R2 减小输入失调电压和输入偏置电流。19第19页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.2.8.2 自举式高输入阻抗放大电路输入电阻为：当R2=R1时，Ri，i1=i2，即N1输入电流全部由N2提供，输入回路无电流。uo1uii1i2R1iuo22R1R3R2-+N1-+R3N2c)自举组合电路20第20页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。自举组合电路21第21页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.3 隔离放大电路 作用：将输入、输出和电源电路进行隔离，使他们之间 没有直接电路耦合，即信号在传输过程中没有 公共接地端。方法：采取电磁耦合(变压器)和光电耦合。应用场所：主要用于便携式测量仪器和一些测控系统(如 生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程 控制系统等)中，能在噪声环境下以高阻抗、高共 模抑制能力传送信号。第第2章章 信号放大电路信号放大电路22第22页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.组成及符号组成及符号2.3 隔离放大电路2.3.1 基本原理Ciso 隔离电容(经典值20pF)Riso 隔离电阻(很大 )uiso 隔离模电压，指隔离器两端或输入端与输出端两 公共地之间能承受共模电压。输 入放大器R1R1R2RisoCisoR2uo隔离器输 出放大器uducuiso23第23页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。浮置电源输入调制放 大 器耦合变压器输出解调放 大 器输出输入2.3 隔离放大电路2.原理框图浮置电源光耦合器 输 入 放大器输 出放大器输出输入VLC 变压器耦合不但隔离了输入与输出电路，而且也隔离了浮置电源，但体积大。光电耦合先将被测信号放大后由发光二极管转换成光信号，再由光敏三极管转换成电信号放大输出，但非线性。24第24页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。作用：传感器输出信号普通很微弱，而且含有 各种噪声。为了将测量信号从含有噪声 信号中分离出来，便于放大与远距离传输。3.1 调幅式测量电路调幅式测量电路 3.2 调频式测量电路调频式测量电路 3.3 调相式电路调相式电路 3.4 脉冲调宽制式测量电路脉冲调宽制式测量电路第第3章章 信号调制解调电路信号调制解调电路25第25页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1 1、调制解调概念、功用，采取调制解调目标。、调制解调概念、功用，采取调制解调目标。2 2、调频，调幅，调相，脉冲调制、调频，调幅，调相，脉冲调制数学表示式，并画出它们数学表示式，并画出它们 波形波形。3 3、什么是双边带调幅？请写出其数学表示式，画出它波形、什么是双边带调幅？请写出其数学表示式，画出它波形 4 4、什么是包络检波？什么是相敏检波、什么是包络检波？什么是相敏检波包络检波和相敏检波电包络检波和相敏检波电路原理及分析路原理及分析、区分；区分；5 5、相敏检波电路主要作用：鉴相和选频相敏检波电路主要作用：鉴相和选频6 6、鉴相电路原理。、鉴相电路原理。7 7、脉冲调宽信号解调方式。、脉冲调宽信号解调方式。第第3章章 信号调制解调电路信号调制解调电路26第26页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。调制调制传感器调制传感器调制电路调制电路调制开关电路调制开关电路调制乘法器调制乘法器调制信号相加调制信号相加调制调相调相调频调频调幅调幅脉冲调宽脉冲调宽27第27页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。解调包络检波相敏检波二极管与晶体管包络检波精密检波半波全波28第28页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。什么是信号调制？什么是信号调制？调制调制就是用一个信号就是用一个信号(称为调制信号称为调制信号)去控制另一个去控制另一个做为载体信号做为载体信号(称为载波信号称为载波信号)，让后者某一特征参，让后者某一特征参数数(幅值、频率、相位、脉冲宽度幅值、频率、相位、脉冲宽度)按前者改变。按前者改变。什么是信号解调？什么是信号解调？在将测量信号调制，并将它和噪声分离、放大等处在将测量信号调制，并将它和噪声分离、放大等处理后，还要从已经调制信号中提取反应被测量值测理后，还要从已经调制信号中提取反应被测量值测量信号，这一过程称为量信号，这一过程称为解调解调。第第3章章 信号调制解调电路信号调制解调电路29第29页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由作为调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由作为载体信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作载体信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为为载体，这个载体称为载波信号载波信号。用来改变载波信号某一参数，如幅值、频率、相位用来改变载波信号某一参数，如幅值、频率、相位信号称为信号称为调制信号调制信号。在测控系统中，通常就用测量信号作调制信号。在测控系统中，通常就用测量信号作调制信号。经过调制载波信号叫经过调制载波信号叫已调信号已调信号。30第30页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，能够对这三个参数进弦信号有幅值、频率、相位三个参数，能够对这三个参数进行调制，分别称为行调制，分别称为调幅调幅(Amplitude modulation)(Amplitude modulation)、调频调频(Frequency modulation)(Frequency modulation)和和调相调相(Phase modulation)(Phase modulation)。也能够用脉冲信号作载波信号。能够对脉冲信号不一样特征也能够用脉冲信号作载波信号。能够对脉冲信号不一样特征参数作调制，最惯用是对脉冲宽度进行调制，称为参数作调制，最惯用是对脉冲宽度进行调制，称为脉冲调宽脉冲调宽(Pulse width modulation)(Pulse width modulation)。31第31页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.1 调幅式测量电路调幅式测量电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法3.1.1.1 调幅信号表示式调幅信号表示式 调幅信号普通表示式可写为：什么是调幅？写出调幅信号数学表示式，画出波形。调幅就是用调制信号 x 去控制高频载波信号幅值。惯用是线性调幅，即让调幅信号幅值按调制信号 x 线性函数改变。c载波信号角频率；Um调幅波中载波信号幅值；m调制灵敏度；x调制信号。32第32页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。设设调调制制信信号号 ，且且 （普普通通 ）载波信号上边频信号下边频信号 载波信号中不含调制信号 x 信息，所以可取Um=0、m=1，只保留两个边频信号。这种调制称为双边带调幅，可采取乘法器实现。其数学表示式为：3.1.1.1 调幅信号表示式 何谓双边带调幅？写出其数学表示式，并画出波形。33第33页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。当x0时，us与 uc同频同相；双边带调幅信号txotucusoto当xUxm，当uc0时，二极管导通；36第36页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.信号相加实现调制电路形式为相加，而实质还是用uc控制二极管开关实现相乘。T1+ux -+ux -+uc -VD1i1VD2i2载波信号T3T2RLi3+uo_RP调制信号37第37页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。什么是包络检波？什么是包络检波？检出调幅信号包络线。检出调幅信号包络线。3.1 调幅式测量电路调幅式测量电路3.1.2 包络检波电路usotuoot 怎样实现包络检波？采取单向导电器件截去调幅信号中下半部(或上半部)波形，即可取得半波检波信号，再经低通滤波器滤除高频信号，即可取得所需调制信号，实现解调。包络检波实际上就是建立在整流原理基础上。38第38页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.1.2.2 精密检波电路精密检波电路1.半波精密检波电路与VD1 预防us为正半周时，因VD2断开而使运放 处于开环状态，由此可造成运放饱和。+us 半波整流器低通滤波器i1CR4uoR1R2R3VD1VD2i+uAA+-+N2+-+N1+39第39页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。当us0时，；当us0时，VD1 VD4通，VD2 VD3 断，N2跟随器工作，；当us0时，VD1 VD4断，VD2 VD3通，N1工作，。tuootuso3.全波精密检波电路二 uoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1-+N1-+N241第41页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.高输入阻抗全波精密检波电路R2usuAVD2VD1uoR1R3R4-+N1-+N2a)电路图uo=-usus0usR1R3R4us-+N1b)正输入等效电路-+N2us0时，VD1 通，VD2 断，；us0)当ux0时，us与 Uc同频同相；当ux0时，us与Uc同频反相。us与Uc反相(ux0)Ucotusotuoot47第47页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.1.3.3 相加式相敏检波电路当uc0时，VD1VD2导通，且UcmUsm，低频时C1C2开路，则调RP使causT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+edbus2+uc+uc1.相加式半波相敏检波电路之一48第48页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.1.3.4 精密整流型相敏检波电路当Uc=“1”时，V1截止，V2导通，；当Uc=“0”时，V1导通，V2截止，。UcUcus CR4uoR1R2R3V1V2uA+_-+N2+-+N1+49第49页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.1.3.6 相敏检波电路选频和鉴相特征1.相敏检波电路选频特征 什么是相敏检波电路选频特征？相敏检波电路选频特征是指它对不一样频率输入 信号有不一样传递特征。若us中含有高次谐波 ，由此产生附加输出为：相敏检波电路由乘法器和低通滤波器组成，即50第50页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.相敏检波电路选频特征(波形)n=1usustouoto+Uctouoto+to+tUco+ustouoto+to+Uc n=2 n=351第51页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.相敏检波电路鉴相特征3.1.3.6 相敏检波电路选频和鉴相特征 什么是相敏检波电路鉴相特征？假如输入信号us与参考信号uc(或Uc)是同频信号，但 有一定相位差，这时输出电压为：输出信号随相位差 余弦而改变。因为在输入信号与参考信号同频但有一定相位差时，输出信号大小与相位差有确定函数关系，能够依据输出信号大小确定相位差值，相敏检波电路这一特征称为鉴相特征。52第52页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.相敏检波电路鉴相特征(波形)us与Uc同相Ucto+usto+uoto+Ucto+Ucto+Ucto+usto+usto+ust+ot+ououoto+uotous与Uc反相us与Uc相位差90ous与Uc相位差30o53第53页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.2 调频式测量电路调频式测量电路3.2.1 调频原理与方法3.2.1.1 调频信号表示式 调频信号普通表示式可写为：什么是调频？写出调频信号数学表示式，画出波形。什么是调频？写出调频信号数学表示式，画出波形。调频调频就是用调制信号就是用调制信号 x 去控制高频载波信号频率。去控制高频载波信号频率。惯用是线性调频，即让调频信号频率按调制信号惯用是线性调频，即让调频信号频率按调制信号 x 线性函数改变。线性函数改变。54第54页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。调频信号波形：xtootus调制信号调频信号tuco载波信号55第55页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.3 调相式测量电路调相式测量电路3.3.1 调相原理与方法3.3.1.1 调相信号表示式 什么是调相？写出调相信号数学表示式，画出波形。调相就是用调制信号 x 去控制高频载波信号相位。惯用是线性调相，即让调相信号相位按调制信号 x 线性函数改变。调相信号普通表示式可写为：56第56页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。调制信号载波信号调相信号txottucusoo调相信号波形：57第57页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。脉冲调宽脉冲调宽数学表示式数学表示式为：为：B=b+mx3.4 脉冲调制式测量电路脉冲调制式测量电路3.4.1 脉冲调制原理与方法3.4.1.1 脉冲调制信号表示式 什么是脉冲调宽制？写出脉冲调制信号数学表示式，并画出其波形。脉冲调制是指用脉冲作为载波信号调制方法。在脉冲调制中含有广泛应用一个方式是脉冲调宽。58第58页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。U调制信号脉冲调宽信号txoxTBto脉冲调宽信号波形：T脉冲周期(不变)，等于载波频率倒数。B脉冲宽度(改变)，为调制信号x线性函数。59第59页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.参量调宽参量调宽3.4.1 脉冲调制原理及方法3.4.1.3 电路调宽R4R3VD1R2R6VD2RPCuc uoVSR5-+NR1=常数差动传感器周期不变充电时间放电时间输出脉冲信号频率不变，占空比随传感器电阻R2R3改变。60第60页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.电压调宽电压调宽3.4.1.3 电路调宽ucuR3R4CR2RR1uxVSuou+-+N（1）若ux0，则u+大：uo=Ur，C充电时间长；uo=-Ur，C放电时间短。即输出脉冲占空比大。（2）若ux，通常最少要求c10。这么，解调时滤波器能很好地将调制信号与载波信号分开，检出调制信号。若被测信号改变频率为0-100Hz，则载波信号频率c1000 Hzc1000 Hz。调幅信号放大器通频带应为900-900-1100 Hz1100 Hz。信号解调后，滤波器通频带应100 Hz，即让0-100Hz信号顺利经过，而将900 Hz以上信号抑制，可选通频带为200 Hz200 Hz。62第62页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。相敏检波电路与包络检波电路在功效、性能与在电路组成相敏检波电路与包络检波电路在功效、性能与在电路组成上最主要区分是什么？上最主要区分是什么？相敏检波电路与包络检波电路在功效上主要区分是相敏检波电路能够判别调制信号相位，从而判别被测量改变方向。在性能上最主要区分是 相敏检波电路含有判别信号相相敏检波电路含有判别信号相位和频率能力，从而提升测控系统抗干扰能力位和频率能力，从而提升测控系统抗干扰能力。从电路结构上看，相敏检波电路主要特点是，除了所需除了所需解调调幅信号外，还要输入一个参考信号解调调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就能够用它来判别输入信号相位和频率。参考信号应与所需解调调幅信号含有一样频率，采取载波信号作参考信号就能满足这一条件。63第63页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。从相敏检波器工作机理说明为何相敏检波器与调幅电路在从相敏检波器工作机理说明为何相敏检波器与调幅电路在结构上有许多相同之处？它们又有哪些区分？结构上有许多相同之处？它们又有哪些区分？只要将输入调制信号乘以幅值为1载波信号就能够得到双边频调幅信号。若将再乘以，就得到 利用低通滤波器滤除频率为和高频信号后就得到调制信号，只是乘上了系数1/2。这就是说，将调制信号ux乘以幅值为1载波信号就能够得到双边频调幅信号us，将双边频调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就能够得到调制信号ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相同原因。相敏检波器与调幅电路在结构上主要区分是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。这使它们输入、输出耦合回路与滤波器结构和参数不一样。64第64页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。开关式全波相敏检波电路65第65页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。全波精密检波电路66第66页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。精密整流型全波相敏检波电路67第67页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。P93脉宽调制电路 电容C在两个半周期经过不一样电阻进行充电，充电时间常数不一样，从而输出信号占空比伴随两支充电回路阻值而改变，即输出信号脉宽受被测信号调制。Rp2和Rp3为差动电阻传感器两臂，其和为一常量。68第68页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4章章 信号分离电路信号分离电路 4.1 滤波器基本知识滤波器基本知识 4.2 RC滤波电路滤波电路 4.3 集成有源滤波器集成有源滤波器 4.4 跟随滤波器跟随滤波器 作用：选择频率作用。提取有用测量信号，滤除噪声和无用信号。69第69页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1 1、4 4种常见滤波器及示意图、性能。种常见滤波器及示意图、性能。2 2、传递函数定义，由传递函数我们能够得到滤波器、传递函数定义，由传递函数我们能够得到滤波器 幅频和相频特征。幅频和相频特征。3 3、滤波器特征迫近：有哪几个迫近方法，什么时候、滤波器特征迫近：有哪几个迫近方法，什么时候 采取什么样迫近方法？采取什么样迫近方法？4 4、二阶有源滤波器分类，结构，会推导其传递函数，并依据二阶有源滤波器分类，结构，会推导其传递函数，并依据其取得特征参数其取得特征参数kp，w0，等。等。5、会设计有源滤波器。会设计有源滤波器。重点：模拟滤波器传递函数与频率特征；压控电压源型滤波电路；无限增益多路反馈型滤波电路；有源滤波器设计。第第4章章 信号分离电路信号分离电路70第70页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.1.1 滤波器类型滤波器类型 1.按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器。按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器。2.按功效按功效(频率频率)分：低通、高通、带通、带阻滤波器。分：低通、高通、带通、带阻滤波器。3.按电路元件分：按电路元件分：LC无源滤波器、无源滤波器、RC无源滤波器、由特无源滤波器、由特 殊元件组成无源滤波器、殊元件组成无源滤波器、RC有源滤波器。有源滤波器。4.按微分方程按微分方程(传递函数传递函数)阶数分：一阶滤波器、二阶滤阶数分：一阶滤波器、二阶滤 波器、高阶滤波器。波器、高阶滤波器。4.1 滤波器基本知识第第4章章 信号分离电路信号分离电路71第71页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。低通：高通：带通：带阻：二阶有源滤波器72第72页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.1.4.1 巴特沃斯迫近：巴特沃斯迫近：这种迫近基本标准是使幅频特征在通带内最为平坦，这种迫近基本标准是使幅频特征在通带内最为平坦，而且单调改变。其幅频特征为而且单调改变。其幅频特征为 4.1.4 滤波器特征迫近73第73页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.1.4 滤波器特征迫近0.51.0/0n=2n=4n=5120a)幅频特征1-180/0n=5n=4n=2-36020b)相频特征图4-7 三种巴特沃斯低通滤波器频率特征74第74页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.1.4.2 切比雪夫迫近：切比雪夫迫近：这种迫近方法基本标准是允许通带内有一定波动量这种迫近方法基本标准是允许通带内有一定波动量Kp。其幅频特征为。其幅频特征为 4.1.4 滤波器特征迫近4.1.4.3 贝赛尔迫近：这种迫近与前两种不一样，它主要侧重于相频特征，其基本标准是使通带内相频特征线性度最高，群时延函数最靠近于常量，从而使相频特征引发相位失真最小。75第75页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.1.4 滤波器特征迫近/000.512巴 贝切切1.0-180-36012贝巴切切/00图4-8 四种五阶低通滤波器频率特征246800.20.40.60.81.0t/t0巴贝切uo(t)/ui图4-9 三种二阶低通滤 波器阶跃响应76第76页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.2.2 压控电压源型滤波电路压控电压源型滤波电路(同相放大器同相放大器)4.2 RC滤波电路滤波电路uo(t)Y2Y1Y4Y3Y5R0Rui(t)+-+N77第77页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。压控电压源型滤波器特点元件数目少对运放理想程度要求不高结构简单增益和截止频率独立，调整方便（）正反馈，稳定性差（）uo(t)Y2Y1Y4Y3Y5R0Rui(t)+-+N78第78页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.2.3 无限增益多路反馈型滤波电路无限增益多路反馈型滤波电路(反相放大器反相放大器)4.2 RC滤波电路滤波电路-+NY4Y1Y3Y2Y5Rui(t)uo(t)79第79页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.2.5 RC有源滤波器设计有源滤波器设计主要包含以下四个过程：确定传递函数（应用特点确定、阶数）低通、高通、带通、带阻 特征频率：固有频率、转折频率、截止频率 巴特沃斯、切比雪夫、贝赛尔迫近选择电路结构（特征要求、低灵敏度）压控电压源、无限增益多路反馈、双二阶环选择有源器件（器件特征、噪声、Ri、Ro）计算无源元件参数（预设、先C后R）80第80页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。*4.2.5.4 无源元件参数计算无源元件参数计算 1在给定转折频率在给定转折频率fc下，参考表下，参考表4-2选择电容选择电容C1；2计算电阻换标系数：计算电阻换标系数：K=100/fc C1 (C1单位为单位为F)；3由由KP查表查表(由类型决定由类型决定)确定确定C2及归一化电阻值及归一化电阻值ri；4计算电阻实际值：计算电阻实际值：Ri=Kri；5确定电阻标称值。确定电阻标称值。4.2.5 RC有源滤波器设计有源滤波器设计fc/Hz100kC1/F100.1 0.10.010.010.001(1000100)10-6(10010)10-6表4-2 二阶有源滤波器设计电容选择用表81第81页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。82第82页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。83第83页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第5章章 信号运算电路信号运算电路 作用：实现各种数学运算，如表面粗糙度测量作用：实现各种数学运算，如表面粗糙度测量。5.1 百分比运算放大电路百分比运算放大电路 5.2 加法、减法运算电路加法、减法运算电路 5.3 对数、指数和乘、除运算电路对数、指数和乘、除运算电路 5.4 微分、积分运算电路微分、积分运算电路 5.5 惯用特征值运算电路惯用特征值运算电路 5.6 函数性运算电路函数性运算电路84第84页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.利用反相加法运算电路实现减法运算利用反相加法运算电路实现减法运算5.2 加法、减法运算电路加法、减法运算电路5.2.3 减法运算电路减法运算电路-+N2+R1uoR2ui1Rfui2-+N1+uo1R1R3R=R1/2R =R2/R3/Rf2.利用单一运放差分输入实现减法运算利用单一运放差分输入实现减法运算85第85页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。四、乘方和立方运算电路四、乘方和立方运算电路图图 平方运算电路平方运算电路 将相乘运算电路两个输入端并联在一起就是乘方运算电路，电路如将相乘运算电路两个输入端并联在一起就是乘方运算电路，电路如左图所表示。立方运算电路如右图所表示。左图所表示。立方运算电路如右图所表示。图图 立方运算电路立方运算电路 86第86页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。五、除法运算电路五、除法运算电路 除法运算电路如图所表示，除法运算电路如图所表示，它是由一个运算放大器和一个它是由一个运算放大器和一个模拟乘法器组合而成。依据运模拟乘法器组合而成。依据运放虚断特征，有放虚断特征，有图图 除法运算电路除法运算电路假如令假如令K K=R R2 2/R R1 1则则87第87页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。七、开立方运算电路七、开立方运算电路 图为开立方运算电路，图为开立方运算电路，依据电路有依据电路有 当当u uI I为正值时，为正值时，u uO O为负值，当为负值，当u uI I为负值时，为负值时，u uO O为正值。为正值。图图 开立方电路开立方电路3O2OO1O2=uKuKuu3X212O=uKRRu-u2O21XRRu-=2OO1Kuu=88第88页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。89第89页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。折线法电路原理R1R6R5R3R4R2RF-+UoUiVD3VD1VD2+URLMNUOoUiA B C90第90页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第6章章 信号转换电路信号转换电路 6.1 模拟开关 6.2 采样保持电路 6.3 电压比较电路 6.4 电压频率转换电路 6.5 电压电流转换电路 6.6 模拟数字转换电路91第91页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（三）多路模拟开关 逻辑电平转换电路图 CD4051原理图组成：译码器+多路双向模拟开关 92第92页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。例：用例：用CD4051CD4051设计一程控放大电设计一程控放大电路路93第93页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第94页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。基本组成：基本组成：1.模拟开关模拟开关 2.存放电容存放电容 3.缓冲放大器缓冲放大器6.2 采样保持电路采样保持电路6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 当Uc=“1”时，S接通，ui向C充电，输出跟踪模拟输入信号改变采样阶段(uo=uc=ui)。-+N1+-+N2+uiuoUcCSuc 当Uc=“0”时，S断开，uo保持S断开瞬间输入信号值保持状态(uo保持uc值)。95第95页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。6.3.1 6.3.1 电平比较电路电平比较电路(单门限电平单门限电平)6.3.1.1 6.3.1.1 差动型电平比较电路差动型电平比较电路UouiuiURoUR 当uiUR时，Uo为低电平“0”；当ui=UR时，比较器翻转。Uo=UR-ui 当UR=0时为过零比较器，又称鉴零器。如正弦波经过鉴零器后变为方波。-1+1uiUR#Uo96第96页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。6.3.2 6.3.2 滞回比较电路滞回比较电路(正反馈，两个门限电平正反馈，两个门限电平)UouioU1 U2 设输出高低电平分别为UoH、UoL，则两个门限电平分别为：滞后电平：Uo-1+1uiUR#R1R2R 调整R1或R2可调整滞后电平，使 稍大于预计干扰信号un，可消除“振铃”现象。uiU2时Uo=UoL，U1uiIb运放输入偏置电流。99第99页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。6.5.1 I/V6.5.1 I/V转换电路转换电路 2.同相输入型 要求：R4=R2/R3（R2和R3由i与uo范围确定）uo-+N+UbR3R1i R4R2ui 例：420mA 010V 取R1=250，i=420mA ui=15Vuo=010V ，100第100页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。6.5.1 I/V6.5.1 I/V转换电路