天大測控電路講義總復(fù)習(xí)

1、測控電路測控電路測控電路測控電路第三節(jié)第三節(jié) 分析電路的方法分析電路的方法 Ri很大，很大，Ro很小，很小，K很大很大 虛短虛短在在深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋的條件下，運(yùn)放的兩輸入端的電壓差為零的條件下，運(yùn)放的兩輸入端的電壓差為零 即即 uiuaub0 uaub 虛斷虛斷運(yùn)放的兩輸入端不取用電流。運(yùn)放的兩輸入端不取用電流。 即即 Ii0返 回上一頁下一頁1、運(yùn)算放大器的理想特性A測控電路2 2、節(jié)點(diǎn)電流法、節(jié)點(diǎn)電流法節(jié)點(diǎn)電流法節(jié)點(diǎn)電流法對電路中的任一節(jié)點(diǎn)，對電路中的任一節(jié)點(diǎn)，直接直接連接于該節(jié)點(diǎn)的連接于該節(jié)點(diǎn)的 所有支路的電流之所有支路的電流之代數(shù)和代數(shù)和恒等于零。恒等于零。 *流入為正，流出為負(fù)。

2、流入為正，流出為負(fù)。I1I2I30返 回上一頁下一頁I1I2I3A測控電路3 3、疊加原理、疊加原理疊加原理疊加原理由兩個(gè)信號源所產(chǎn)生的響應(yīng)表示為每一個(gè)信號由兩個(gè)信號源所產(chǎn)生的響應(yīng)表示為每一個(gè)信號 源源單獨(dú)單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)作用時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)之和之和。 *每個(gè)信號源單獨(dú)作用時(shí)，其它信號源為零。每個(gè)信號源單獨(dú)作用時(shí)，其它信號源為零。 對于對于電壓源電壓源，相當(dāng)于接地；對于，相當(dāng)于接地；對于電流源電流源，相當(dāng)于斷開。，相當(dāng)于斷開。返 回上一頁下一頁測控電路例題例題1 1、求出下圖電路中輸出與輸入的關(guān)系、求出下圖電路中輸出與輸入的關(guān)系返 回上一頁下一頁ui= ub=uau0=ui由虛短知：由虛短

3、知： ua=ubARR2RuiuoIbIaI1I2uaub由節(jié)點(diǎn)電流法知：由節(jié)點(diǎn)電流法知：I1+I2+Ia=0由虛斷知：由虛斷知：Ia0, Ib=002aaoaiIRuuRuu測控電路uaAR1R2Rfu1u2uo)(2211uRRuRRuffo222uRRufo111uRRufo返 回上一頁下一頁02211faoaaRuuRuuRuu1、直接用節(jié)點(diǎn)電流法求：、直接用節(jié)點(diǎn)電流法求：又又 ua=0（虛短），虛短），2、用疊加原理求：、用疊加原理求：u1作用時(shí)：作用時(shí)： u2=0 ，ua0，u2作用時(shí)：作用時(shí)： u1=0 ，ua0，uouo1uo2例題例題2 2、求出下圖電路中輸出與輸入的關(guān)系、求

4、出下圖電路中輸出與輸入的關(guān)系測控電路思考題：求電路輸出與輸入的關(guān)系思考題：求電路輸出與輸入的關(guān)系ua1u1ua2213232iiRRRRuo122332iiRRRRuo或返 回上一頁下一頁測控電路第一節(jié)第一節(jié) 測控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)測控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 測控系統(tǒng)的具體構(gòu)成測控系統(tǒng)的具體構(gòu)成第三節(jié)第三節(jié) 測控電路的性能設(shè)計(jì)測控電路的性能設(shè)計(jì)第四節(jié)第四節(jié) 測控電路的發(fā)展趨勢測控電路的發(fā)展趨勢返 回上一頁下一頁第一章第一章 緒論緒論測控電路第二節(jié)第二節(jié) 測控系統(tǒng)的具體構(gòu)成測控系統(tǒng)的具體構(gòu)成返 回上一頁下一頁測控電路在整個(gè)測控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？測控電路在整個(gè)測控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？傳感

5、器傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 測量控測量控 制電路制電路圖1-1 測控系統(tǒng)的簡易構(gòu)成測控電路輸入信號與輸出信號輸入信號與輸出信號模擬信號：模擬信號：非調(diào)制信號非調(diào)制信號已調(diào)制信號已調(diào)制信號數(shù)字信號：數(shù)字信號：增量碼信號增量碼信號絕對碼信號絕對碼信號開關(guān)信號開關(guān)信號返 回上一頁下一頁測控電路CPU數(shù)顯鍵盤 電 源通訊接口 辨向電路數(shù)數(shù)字傳感器電路放大整形電路細(xì)分電路振 蕩 器A/D模模擬傳感器電路濾波電路放大電路解調(diào)電路轉(zhuǎn)換電路智能測控系統(tǒng)的基本構(gòu)成智能測控系統(tǒng)的基本構(gòu)成返 回上一頁下一頁驅(qū)動電路執(zhí)行部件數(shù)D/A模擬量 輸出模測控電路第三節(jié)第三節(jié) 測控電路的性能設(shè)計(jì)測控電路的性能設(shè)計(jì)影響測控電路影響

6、測控電路精度精度的因素有哪些？的因素有哪些？1、噪聲與干擾、噪聲與干擾 (電磁兼容性電磁兼容性)2、失調(diào)與漂移、失調(diào)與漂移 (主要是零漂和溫漂主要是零漂和溫漂)3、線性與保真度、線性與保真度 (各級電路相聯(lián)系各級電路相聯(lián)系)4、輸入與輸出阻抗的影響、輸入與輸出阻抗的影響 (各級電路相聯(lián)系各級電路相聯(lián)系)RoRiuo前級后級uiooiiiuRRRu返 回上一頁下一頁阻抗匹配阻抗匹配測控電路測控電路第二章第二章 信號放大電路信號放大電路第一節(jié)第一節(jié) 基本放大電路基本放大電路第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)零放大電路調(diào)零放大電路第三節(jié)第三節(jié) 高共模抑制比放大電路高共模抑制比放大電路第四節(jié)第四節(jié) 電橋放大電路電橋放大

7、電路第五節(jié)第五節(jié) 高輸入阻抗放大電路高輸入阻抗放大電路第六節(jié)第六節(jié) 可調(diào)增益放大電路可調(diào)增益放大電路第七節(jié)第七節(jié) 隔離放大電路隔離放大電路思考題思考題返 回上一頁下一頁測控電路一、集成運(yùn)放返 回上一頁下一頁第一節(jié) 基本放大電路差動輸入級差動輸入級中間放大級中間放大級輸出級輸出級偏置電路偏置電路uouu集成運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)( (差動放大器差動放大器) )抑制零點(diǎn)漂移( (互補(bǔ)對稱電路互補(bǔ)對稱電路) )增加帶負(fù)載能力( (共射電路共射電路) )獲較大獲較大的的uA提供偏置電流測控電路一、集成運(yùn)放運(yùn)放的電源：返 回上一頁下一頁第一節(jié) 基本放大電路AVcc單電源供電AVccVcc對稱雙

8、電源供電AVcc1Vcc2非對稱雙電源供電輸出電壓與電源的關(guān)系？測控電路輸入阻抗輸入阻抗RI 和和輸出阻抗輸出阻抗RO輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓U0s和輸入失調(diào)電流和輸入失調(diào)電流I0s輸入偏置電流輸入偏置電流 IIB（nA級）級）開環(huán)增益開環(huán)增益K和閉環(huán)增益和閉環(huán)增益Kf uo/ui 差模增益差模增益Kd和共模增益和共模增益Kc共模抑制比共模抑制比CMRR=差模增益差模增益Kd/共模增益共模增益Kc二、放大電路的幾個(gè)重要參數(shù):返 回上一頁下一頁為什么運(yùn)算放大器是高輸入阻抗、低輸出阻抗？測控電路運(yùn)放失調(diào)電壓自動補(bǔ)償返 回上一頁下一頁測控電路運(yùn)放失調(diào)電壓自動補(bǔ)償返 回上一頁下一頁測控電路同相放大器反

9、相放大器差動放大器交流放大器三、基本放大電路類型返 回上一頁下一頁什么叫測量放大電路？測控電路（一）同相放大器uo = (1+R2 / R1 ) ui Ri R3= R1 / R2uoR3uiR1R2-+N1特性：輸入阻抗高，常用作阻抗變換級。返 回上一頁下一頁測控電路同相放大電路的特例 電壓跟隨器AUiUo特性：輸入阻抗很高，輸出阻抗近似為零， 放大倍數(shù)Kf為1，只進(jìn)行阻抗變換，常作為緩沖級。返 回上一頁下一頁測控電路（二）反相放大器uo = （R2 / R1） uiuoR3uiR1R2-+N1特性：性能較穩(wěn)定，但輸入阻抗低返 回上一頁下一頁R3= R1 / R2 RiR1為什么性能穩(wěn)定？T

10、型網(wǎng)絡(luò)測控電路（三）差動放大器AUo反向輸入同向輸入差動輸入返 回上一頁下一頁什么是差動放大器？測控電路1131iouRRu21314242iouRRRRRRu21ooouuu12iiiduuu221iiicuuu，取電路對稱：R1R2，R3R4idiiouRRuuRRu131213)(0vcA，13RRAvd返 回上一頁下一頁R3uoR4ui2R1-+N1R2ui1基本電路測控電路特性：共模抑制比高，輸入阻抗低， 常用作測量放大器的后級。返 回上一頁下一頁集成化差動放大芯片：INA105，INA106，INA117等測控電路第二節(jié) 調(diào)零放大電路用途： 主要用于消除輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的

11、影響。實(shí)現(xiàn)方式：自動調(diào)零 手動穩(wěn)零返 回上一頁下一頁測控電路（一） 自動調(diào)零放大電路UoC1UiR1R2K1-+N1c) 調(diào)零放大輸出a) 電路原理圖UiUoK1C1Sa1R2Sb2Sa2-+N1K2-+N2#Sb1R1#-+N3-+N4ab時(shí)鐘發(fā)生器反相器K2C1UC1Uo1R1R2K1-+N1-+N2b) 誤差保持Uo2返 回上一頁下一頁測控電路時(shí)鐘發(fā)生器輸出時(shí)鐘發(fā)生器輸出“1”時(shí)：即時(shí)：即Sa1和和Sa2通，通， Sb1和和Sb2斷斷 Uo2 （Uo1U0s2）K2 Uc1 誤差采集階段誤差采集階段 Uo1（ Uc1 U0s1）Kf1 Uc1 U0s1 U0s2 / Kf1 U0s1 即

12、電容C1上保存了N1的失調(diào)電壓U0s1。 時(shí)鐘發(fā)生器輸出時(shí)鐘發(fā)生器輸出“0”時(shí)：即時(shí)：即Sa1和和Sa2斷，斷， Sb1和和Sb2通通 Uo (R2/R1)Ui （ Uc1 U0s1）Kf1 調(diào)零放大階段調(diào)零放大階段 (R2/R1)Ui 實(shí)現(xiàn)了對失調(diào)電壓的校正，達(dá)到了自動調(diào)零的目的。返 回上一頁下一頁測控電路電路特點(diǎn)：輸出電壓較穩(wěn)定，波動小；輸出電壓較穩(wěn)定，波動小；電路成本低（電路成本低（實(shí)際中，用一塊四運(yùn)放實(shí)際中，用一塊四運(yùn)放LF347和一塊和一塊四四模模擬開關(guān)擬開關(guān)CD4066即可組成即可組成）。）。返 回上一頁下一頁思考思考測控電路 CAZ運(yùn)算放大器輪換自動校零電路輸出C1G輸入 C2+

13、輸入 輸出 R2-+N1-+N2R2C1GR2輸入 -+N1-+N2R2+輸入 a) N2處于自動校零狀態(tài)b) N1處于自動校零狀態(tài)C2電路特點(diǎn)：放大不間斷，輸出穩(wěn)定 其性能優(yōu)于由通用運(yùn)放等分立元件組成的自動調(diào)零放大電路。返 回上一頁下一頁測控電路第三節(jié)第三節(jié) 高共模抑制比放大電路高共模抑制比放大電路應(yīng)用：要求共模抑制比大于要求共模抑制比大于100dB的場合的場合. 如：人體心電測量。如：人體心電測量。 返 回上一頁下一頁測控電路ui1ui2uo1uo2R1RPR2R3R4R6uoR5+-+N1IR-+N2-+N3R7RP1R8（一）三運(yùn)放高共模抑制比放大電路035211235210vcPPv

14、diiPPARRRRRRAuuRRRRRRu返 回上一頁下一頁測控電路三運(yùn)放電路的特點(diǎn)：很高的共模抑制比：比差動放大器高(R1+RP+R2)/RP倍，對外部電阻對稱要求低輸入阻抗高增益可調(diào)（RP）返 回上一頁下一頁測控電路（二）有源屏蔽驅(qū)動放大電路 放大器uoabRS1RS2C1C2-+u1 = uc+ ud1u2 = uc+ ud2返 回上一頁下一頁+-+N1ui2R1RPR2R0R0ui1ucuoR4R3R3R4-+N2-+N3uo1uo2測控電路什么是有源屏蔽驅(qū)動電路？將差動式將差動式傳感器的兩個(gè)輸出經(jīng)兩個(gè)傳感器的兩個(gè)輸出經(jīng)兩個(gè)運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器構(gòu)成的同相比構(gòu)成的同相比例差動放大后，使

15、其輸入端的例差動放大后，使其輸入端的共模電壓共模電壓1 1地輸出，并通地輸出，并通過輸出端各自電阻（阻值相等）加到過輸出端各自電阻（阻值相等）加到傳感器的兩個(gè)傳感器的兩個(gè)電纜屏電纜屏蔽層上，即蔽層上，即兩個(gè)兩個(gè)輸入電纜的屏蔽層由共模輸入電壓驅(qū)動，輸入電纜的屏蔽層由共模輸入電壓驅(qū)動，而不是接地，電纜輸入芯線和屏蔽層之間的共模電壓為零而不是接地，電纜輸入芯線和屏蔽層之間的共模電壓為零，這種電路就是有源屏蔽驅(qū)動電路。，這種電路就是有源屏蔽驅(qū)動電路。應(yīng)用于何種場合?經(jīng)常使用于差動式傳感器，如電容傳感器、壓阻傳感器和電經(jīng)常使用于差動式傳感器，如電容傳感器、壓阻傳感器和電感傳感器等組成的高精度測控系統(tǒng)中。

16、感傳感器等組成的高精度測控系統(tǒng)中。 返 回上一頁下一頁測控電路第四節(jié) 電橋放大電路應(yīng)用：用于電參量式傳感器的后級放大。用于電參量式傳感器的后級放大。 如：電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等如：電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等構(gòu)成形式： 傳感器電橋運(yùn)放傳感器電橋運(yùn)放 傳感器和運(yùn)放共同構(gòu)成電橋傳感器和運(yùn)放共同構(gòu)成電橋返 回上一頁下一頁測控電路（二）差動輸入電橋放大電路-+NR2=R1uoR1uR (1+)uaubRRR421211uRRuo 當(dāng)R2R時(shí)，特點(diǎn)：增益不穩(wěn)定，仍存在非線性，共模抑止能力有限。返 回上一頁下一頁測控電路 （三）線性電橋放大電路uoR3R2 = R（1+）R1uuaR1u

17、b-+N特點(diǎn)：是線性關(guān)系。返 回上一頁下一頁RRRuuo1其中： R2為傳感器電阻，R2RR R3R 測控電路第五節(jié) 高輸入阻抗放大電路應(yīng)用：用于作用于作電容電容、壓電式壓電式傳感器的后繼測量放大電路。傳感器的后繼測量放大電路。實(shí)現(xiàn)方式： 同相放大器同相放大器 電壓跟隨器（緩沖器）反相放大器電壓跟隨器（緩沖器）反相放大器 高輸入阻抗集成芯片高輸入阻抗集成芯片 自舉式高輸入阻抗放大電路自舉式高輸入阻抗放大電路返 回上一頁下一頁測控電路1) 交流同相放大電路（自舉電路）C2C1uoR1R2R3-+uiuoR2R3-+ui213231RRRRuRRuiio返 回上一頁下一頁自舉式高輸入阻抗放大電路測

18、控電路2) 組合式自舉電路輸入阻抗為Ri=(R1R2)/(R2R1)當(dāng)R2=R1時(shí)，Rii1i2iuouiR1uo22R1R3R2-+N1-+R3N2c)返 回上一頁下一頁測控電路何謂自舉電路? 自舉電路是利用反饋使輸入電阻的兩端近似為等電位，減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路。返 回上一頁下一頁測控電路第六節(jié) 可調(diào)增益放大電路返 回上一頁下一頁可調(diào)電阻運(yùn)放應(yīng)用：幅值相差較大的不同信號的輸入 動態(tài)范圍很大的信號模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)運(yùn)放可編程增益放大器（PGA）測控電路第七節(jié) 隔離放大電路 應(yīng)用于何種場合？ 應(yīng)用于安全性、抗干擾性要求較高的場合。應(yīng)用于安全性、抗干擾性要求較高的場合。 什

19、么是隔離放大電路？ 輸入與輸出間沒有直接的電路連接輸入與輸出間沒有直接的電路連接 電源電路間也沒有直接的電路連接電源電路間也沒有直接的電路連接 有哪些隔離方式？ 有有磁磁、光光、超聲波和無線電、超聲波和無線電隔離隔離等等。返 回上一頁下一頁測控電路 （一）基本原理1、組成及符號、組成及符號輸入放大器R1R1R2RisoCisoR2uo隔離器輸 出放大器uducuiso隔離電源返 回上一頁下一頁測控電路 2、原理框圖a) 變壓器耦合浮置電源輸入調(diào)制放 大 器耦合變壓器輸出解調(diào)放 大 器輸出輸入b) 光電耦合浮置電源光耦合器輸 入放大器輸 出放大器輸出輸入LEDV返 回上一頁下一頁測控電路測控電路

20、第三章第三章 信號調(diào)制解調(diào)電路信號調(diào)制解調(diào)電路第一節(jié)第一節(jié) 調(diào)制解調(diào)的功用和類型調(diào)制解調(diào)的功用和類型第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)幅式測量電路調(diào)幅式測量電路第三節(jié)第三節(jié) 調(diào)頻式測量電路調(diào)頻式測量電路第四節(jié)第四節(jié) 調(diào)相式測量電路調(diào)相式測量電路第五節(jié)第五節(jié) 調(diào)寬式測量電路（脈沖調(diào)制）調(diào)寬式測量電路（脈沖調(diào)制）思考題思考題返 回上一頁下一頁測控電路一、在測控系統(tǒng)中為什么要采用信號調(diào)制？一、在測控系統(tǒng)中為什么要采用信號調(diào)制？ 1 1、信號遙傳的需要、信號遙傳的需要2 2、提高其抗干擾性、提高其抗干擾性 解調(diào)時(shí)只讓解調(diào)時(shí)只讓以載波頻率為中心的窄頻帶通過以載波頻率為中心的窄頻帶通過，提高了信噪比，提高了信噪比 高頻信號

21、后接交流放大器，使各種低頻變化的漂移被抑制高頻信號后接交流放大器，使各種低頻變化的漂移被抑制第一節(jié) 調(diào)制解調(diào)的功用與類型返 回上一頁下一頁測控電路二、什么是調(diào)制與解調(diào)？二、什么是調(diào)制與解調(diào)？調(diào)制：調(diào)制：就是用調(diào)制信號去控制載波信號，讓后者的某一特就是用調(diào)制信號去控制載波信號，讓后者的某一特征參數(shù)（征參數(shù)（A A 、 、 、B B）按前者變化。按前者變化。解調(diào)：信號經(jīng)調(diào)制后，經(jīng)過放大、分離等處理，從已調(diào)信解調(diào)：信號經(jīng)調(diào)制后，經(jīng)過放大、分離等處理，從已調(diào)信號中提取反映原被測值信息的信號。號中提取反映原被測值信息的信號。 返 回上一頁下一頁思考思考測控電路 幅值幅值A(chǔ) A 調(diào)幅調(diào)幅 高頻正弦信號高頻

22、正弦信號 頻率頻率 調(diào)頻調(diào)頻載波信號載波信號 相位相位 調(diào)相調(diào)相 高頻脈沖信號高頻脈沖信號 脈沖寬度脈沖寬度B B 脈沖調(diào)寬脈沖調(diào)寬 調(diào)制信號調(diào)制信號原被測信號原被測信號u ux x 調(diào)幅信號調(diào)幅信號 載波信號載波信號高頻信號高頻信號u uc c 調(diào)頻信號調(diào)頻信號 已調(diào)信號已調(diào)信號調(diào)制后的信號調(diào)制后的信號u us s 調(diào)相信號調(diào)相信號 調(diào)寬信號調(diào)寬信號TB返 回上一頁下一頁三、調(diào)制方法測控電路 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)幅式測量電路調(diào)幅式測量電路一、調(diào)幅原理與方法一、調(diào)幅原理與方法 調(diào)幅調(diào)幅就是用調(diào)制信號就是用調(diào)制信號x x去控制載波信號的去控制載波信號的幅值幅值。 線性調(diào)幅：線性調(diào)幅： u us s=

23、(=(U Uc cm m+ +mumux x)cos)cosw wc ct t 其中：其中：U Uc cm m coscosw wc ct t載波信號載波信號 u ux x 調(diào)制信號調(diào)制信號 m m 調(diào)制度調(diào)制度 返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁a)調(diào)制信號tuxOtb)載波信號Ouctusm1 過量調(diào)幅過量調(diào)幅usOtc)雙邊帶調(diào)幅信號m1思考思考測控電路任何信號都可以分解成不同頻率的余弦信號之和，取任何信號都可以分解成不同頻率的余弦信號之和，取u ux x= =U Ux xm mcoscostt u us s ( (U Uc cm m+ +mumux x)cos)cosw wc

24、 ct t U Uc cm mcoscosc ct+ ()t+ () mUmUx xm mcos(cos(c c+ +)t )t + + mUmUx xm mcos(cos(c c)t)t 雙邊帶調(diào)制可以用調(diào)制信號雙邊帶調(diào)制可以用調(diào)制信號x與載波信號相乘來實(shí)現(xiàn)與載波信號相乘來實(shí)現(xiàn)。返 回上一頁下一頁上邊頻信號上邊頻信號下邊頻信號下邊頻信號載波信號載波信號m mu ux x coscosc ct tm mU Ux xm mcoscostt coscosc ct (t (取取U Ucmcm=0)=0)雙邊帶調(diào)幅：雙邊帶調(diào)幅：測控電路為什么在測控系統(tǒng)中常常在傳感器中進(jìn)行信號調(diào)制？為什么在測控系統(tǒng)中常

25、常在傳感器中進(jìn)行信號調(diào)制？為了提高測量信號抗干擾能力，常要求從信號一形成為了提高測量信號抗干擾能力，常要求從信號一形成就已經(jīng)是已調(diào)信號，因此常常在傳感器中進(jìn)行調(diào)制。就已經(jīng)是已調(diào)信號，因此常常在傳感器中進(jìn)行調(diào)制。（一（一）傳感器調(diào)制傳感器調(diào)制返 回上一頁下一頁測控電路1 1、通過交流供電實(shí)現(xiàn)調(diào)制、通過交流供電實(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。如：電阻式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器。應(yīng)變式傳感器輸出信號的調(diào)制R4R1FR2 R3uuoRRRRRRRRuRRuRRRRRRuo 22返 回上一頁下一頁tURRcmcos測控電路2 2、用機(jī)械或光學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)制、用機(jī)械或光學(xué)的

26、方法實(shí)現(xiàn)調(diào)制1234567返 回上一頁下一頁1被測工件2調(diào)制盤3、6光欄4激光器5濾光片7光電元件測工件的表面粗糙度測控電路1 1、乘法器調(diào)制、乘法器調(diào)制a)原理圖ucuxuoxyKxyb) 實(shí)用電路 -8V47k0.1F1k0.1F5175014 10 161k38MC14961k3.3k3.3k7501k680k20F20Fuc1k0.1F21254uoux+12V（二）電路調(diào)制（二）電路調(diào)制返 回上一頁下一頁測控電路2 2、開關(guān)電路調(diào)制、開關(guān)電路調(diào)制uxuoucV2V1uc uc t uottO ux當(dāng)當(dāng)uc為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，V1通，通，V2斷，斷，uoux當(dāng)當(dāng)uc為低電平時(shí)，為低

27、電平時(shí)，V2通，通，V1斷，斷，uo0返 回上一頁下一頁測控電路二、解調(diào)電路（檢波電路）二、解調(diào)電路（檢波電路）從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)解調(diào)或或檢波檢波。usOtOucttuxOtttuxOOucusO返 回上一頁下一頁測控電路（一）包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路什么是包絡(luò)檢波？什么是包絡(luò)檢波？調(diào)幅信號的調(diào)幅信號的包絡(luò)線包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號一致。形狀與調(diào)制信號一致。檢出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。檢出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 返 回上一頁下一頁* *僅適合對單極性的調(diào)制信號僅適合對單極性的調(diào)制信號u ux x 進(jìn)行解調(diào)。進(jìn)行解

28、調(diào)。測控電路包絡(luò)檢波的基本工作原理是什么？包絡(luò)檢波的基本工作原理是什么？tusOa)uoOtb)返 回上一頁下一頁圖圖a a所示的調(diào)幅信號中，通過二、三極管截去它的一半部分所示的調(diào)幅信號中，通過二、三極管截去它的一半部分（整流整流），再經(jīng)），再經(jīng)低通低通濾波濾除高頻信號，即可獲得所需的濾波濾除高頻信號，即可獲得所需的調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)解調(diào)。調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)解調(diào)。包絡(luò)檢波就是建立在包絡(luò)檢波就是建立在整流整流的原理基礎(chǔ)上的。的原理基礎(chǔ)上的。測控電路VDRLC2Ti+us_+uo_非線性 器件 低通濾波器C1a) 二極管檢波電路二極管檢波電路【峰值峰值】C1VRLC2Tic+us_+_非線性 器件 低通濾

29、波器uoEcb) 晶體管檢波電路晶體管檢波電路【平均值平均值】1 1、二極管與三極管包絡(luò)檢波、二極管與三極管包絡(luò)檢波返 回上一頁下一頁測控電路為什么要采用精密檢波電路？為什么要采用精密檢波電路？二極管二極管V VD D和晶體管和晶體管V V都有一定都有一定死區(qū)電壓死區(qū)電壓。為了提高檢波精。為了提高檢波精度，常需采用度，常需采用精密檢波電路精密檢波電路，它又稱為，它又稱為線性檢波電路線性檢波電路。 2 2、精密檢波電路、精密檢波電路返 回上一頁下一頁測控電路1 1）半波精密檢波電路）半波精密檢波電路+ us 半波整流器半波整流器低通濾波器低通濾波器+us iiCR4uoR1R2R2R3VD1VD

30、2+u i-+N1-+N2+uA + uAA當(dāng)當(dāng)us為正時(shí)，為正時(shí)，uA為負(fù)，為負(fù)，VD1通，通，VD2斷，斷，A點(diǎn)虛地，即點(diǎn)虛地，即uA0sAuRRu12當(dāng)當(dāng)us為負(fù)時(shí)，為負(fù)時(shí)，uA為正，為正，VD2通，通，VD1斷，斷，返 回上一頁下一頁OtuoOtuAOtus測控電路2 2）全波精密檢波電路）全波精密檢波電路+ us 半波整流器半波整流器低通濾波器低通濾波器+usiiCR4uoR1R2R2R3VD1VD2+ u i-+N1-+N2R3+uA+uAA線性全波檢波電路之一線性全波檢波電路之一OtuAOtusOtuo（不加C）Otuo當(dāng)當(dāng)us為正時(shí)，為正時(shí)，VD1通，通，VD2斷斷,ssouR

31、RuRRu34342當(dāng)當(dāng)us為負(fù)時(shí)，為負(fù)時(shí)，VD1通，通，VD2斷斷,ssouRRRRuRRRRu343434122souu（?。ㄈ42R3）返 回上一頁下一頁測控電路uoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1-+N1-+N2線性全波檢波電路之二線性全波檢波電路之二uoR4R2R5R3usR1-+N1-+N2uoR4R2R5R3usR1-+N1-+N2返 回上一頁下一頁測控電路包絡(luò)檢波的局限：無法辨別調(diào)制信號包絡(luò)檢波的局限：無法辨別調(diào)制信號UxUx的極性的極性 不能鑒相不能鑒相 不能區(qū)分不同載波頻率的信號不能區(qū)分不同載波頻率的信號 （即不能區(qū)別信號與噪聲）（即不能區(qū)別信號與噪聲）1

32、 1、什么是相敏檢波電路？、什么是相敏檢波電路？相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號相位和選頻能力的檢波電路。相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號相位和選頻能力的檢波電路。 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：需要一個(gè)與調(diào)幅信號的主要特點(diǎn)：需要一個(gè)與調(diào)幅信號同頻同頻的的參考信號參考信號。 （可用載波信號）（可用載波信號）（二）相敏檢波電路（二）相敏檢波電路返 回上一頁下一頁測控電路2 2、相敏檢波原理、相敏檢波原理對于雙邊帶調(diào)幅信號：對于雙邊帶調(diào)幅信號： u us s =u =ux x cosw coswc ct =Ut =Uxmxmcoscost tcoswcoswc ct t如果把調(diào)幅信號與載波信號相乘，則如

33、果把調(diào)幅信號與載波信號相乘，則 u uo o =u =us s cosw coswc ct t相敏檢波也可用與調(diào)制電路相似的相敏檢波也可用與調(diào)制電路相似的相乘電路相乘電路來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。返 回上一頁下一頁2141= = U Uxmxmcoscost + Ut + Uxmxm cos(2cos(2c c+ +)t )t + cos(2+ cos(2c c)t)t 通過通過低通濾波器低通濾波器濾除后兩項(xiàng)，即可得到原調(diào)制信號濾除后兩項(xiàng)，即可得到原調(diào)制信號u ux x。測控電路1 1）乘法器式相敏檢波電路）乘法器式相敏檢波電路ucusuoxyKxyN0.1F47k0.1F1k0.1F51910 -8V

34、14 10 161k38MC14961k3.3k3.3k9101k6.8k0.1Fuc1k0.01F+12V21254uo-+N20k20k10k10k200kRCRC0.01F200kF007us3 3、常用相敏檢波電路、常用相敏檢波電路返 回上一頁下一頁測控電路乘法器式乘法器式相敏檢波相敏檢波電路與乘法器式電路與乘法器式調(diào)幅電路調(diào)幅電路在結(jié)構(gòu)上有哪些區(qū)在結(jié)構(gòu)上有哪些區(qū)別？別？輸入輸出的信號不同，導(dǎo)致不同的輸入輸出的信號不同，導(dǎo)致不同的耦合耦合回路回路相敏檢波電路多了一級濾波電路（相敏檢波電路多了一級濾波電路（低通低通）返 回上一頁下一頁測控電路2 2）開關(guān)式相敏檢波電路（未加低通濾波電路）

35、開關(guān)式相敏檢波電路（未加低通濾波電路） （半波）（半波）usuoucV2V1uc當(dāng)當(dāng)uc為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，V1通，通，V2斷，斷，uous當(dāng)當(dāng)uc為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，V2通，通，V1斷，斷，uo0返 回上一頁下一頁ucOtusOtuxOtuoOttuoO測控電路uousucRVRR-+Na)uousR2R3R1R6R4R5V1ucV2-+Nucb)（全波）（全波）當(dāng)當(dāng)uc為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，V通，通， uo us當(dāng)當(dāng)uc為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，V斷，斷， uo（1R/R) us us usucOtusOtuoOtuoucOtusOtuoOtuo返 回上一頁下一頁測控電路3 3）精

36、密相敏檢波電路）精密相敏檢波電路（和精密包絡(luò)檢波電路相似）（和精密包絡(luò)檢波電路相似）CR4uoR1R2R2R3uc-+N1-+N2R3V1V2uAucusucOtusOtusOtuoOtuoOtuouo當(dāng)當(dāng)uc為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，V1通，通，V2斷，斷，當(dāng)當(dāng)uc為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，V2通，通，V1斷，斷，sssouRRuRRuRRRRu343434122souRRu342返 回上一頁下一頁測控電路1 1）相敏檢波電路的選頻特性）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不同頻率的輸入信號有不同的傳遞相敏檢波電路的選頻特性是指它對不同頻率的輸入信號有不同的傳遞特性。特性。a a

37、、對于對于倍頻倍頻關(guān)系（關(guān)系（nwnwc c）的高次諧波干擾的高次諧波干擾： 當(dāng)當(dāng)n n為偶數(shù)時(shí)，為偶數(shù)時(shí)，u uo o0 0 （即完全被濾除）即完全被濾除） 當(dāng)當(dāng)n n為奇數(shù)時(shí)，為奇數(shù)時(shí)，u uo ou un n / n / n （即幅值衰減為原來的即幅值衰減為原來的1/1/n n倍倍) )b b、對于對于分頻分頻關(guān)系（關(guān)系（w wc c/n/n）的低次諧波干擾同上。的低次諧波干擾同上。c c、對于對于不是倍頻不是倍頻/ /分頻分頻關(guān)系干擾：關(guān)系干擾： 同理可分析出：除了在同理可分析出：除了在w wc c附近的窄頻帶，其它頻率的信號均得到附近的窄頻帶，其它頻率的信號均得到較大的衰減。較大的衰

38、減。 4 4、相敏檢波電路的選頻與鑒相特性、相敏檢波電路的選頻與鑒相特性返 回上一頁下一頁測控電路相敏檢波電路的頻率特性（未加低通濾波）相敏檢波電路的頻率特性（未加低通濾波）返 回上一頁下一頁b)a)usustOuotO+UctOuotO+tO+tUcO+c)ustOuotO+tOUc+c)ustOuotOtOUc+測控電路2 2）相敏檢波電路的鑒相特性）相敏檢波電路的鑒相特性 當(dāng)輸入信號當(dāng)輸入信號u us s與參考信號與參考信號u uc c同頻，但有一定相位差同頻，但有一定相位差時(shí)，時(shí)，則輸出則輸出ttdtUtduuucccsmccsocoscos21212020返 回上一頁下一頁即輸出與即

39、輸出與U Usmsm和和 有關(guān)，可以根據(jù)輸出信號的大小確定相位差有關(guān)，可以根據(jù)輸出信號的大小確定相位差的值，相敏檢波電路的這一特性稱為的值，相敏檢波電路的這一特性稱為鑒相特性鑒相特性。cos21cos2cos22120smccsmUtdtU測控電路相敏檢波電路的鑒相特性相敏檢波電路的鑒相特性返 回上一頁下一頁a)b)d)03090180c)ustO+uotO+uctO+ustO+ustO+ustO+OtO+OuouotO+uotOuctO+uctO+uctO+測控電路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？主要的區(qū)別是什么？

40、鑒相鑒相 判別被測量變化的方向判別被測量變化的方向選頻選頻 提高測控系統(tǒng)的抗干擾能力提高測控系統(tǒng)的抗干擾能力電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 相敏檢波電路還要輸入一個(gè)參考信號相敏檢波電路還要輸入一個(gè)參考信號 （可以用它來鑒別輸入信號的相位和頻率）（可以用它來鑒別輸入信號的相位和頻率）返 回上一頁下一頁測控電路 第三節(jié) 調(diào)頻式測量電路一、調(diào)頻原理與方法一、調(diào)頻原理與方法 調(diào)頻：調(diào)頻：用調(diào)制信號用調(diào)制信號x x去控制高頻載波信號的去控制高頻載波信號的頻率頻率。 ( (一一) ) 表達(dá)式表達(dá)式 線性調(diào)頻線性調(diào)頻： us=Umcos(wc+mx)t 返 回上一頁下一頁xtOOtusa) 調(diào)制信號b) 已調(diào)頻信號調(diào)頻信

41、號的波形測控電路（二）傳感器調(diào)制（二）傳感器調(diào)制返 回上一頁下一頁421TSN3測力或壓力的振弦式傳感器1膜片2磁鐵3振弦4支承測控電路多普勒測速測控電路用調(diào)制信號用調(diào)制信號x x去控制產(chǎn)生載波信號的去控制產(chǎn)生載波信號的振蕩器的頻率振蕩器的頻率。（三）電路調(diào)制（三）電路調(diào)制x x 振蕩器的電路參數(shù)振蕩器的電路參數(shù) 振蕩器的頻率振蕩器的頻率（R R、C C、L L等）等）LCTC1C2+Ecff001 1、LCLC振蕩器調(diào)頻電路振蕩器調(diào)頻電路返 回上一頁下一頁測控電路2 2、多諧振蕩器調(diào)頻電路、多諧振蕩器調(diào)頻電路uo-+NCR310k 5k10kR1RRPR4VS15k30k10kR2a)返 回

42、上一頁下一頁+FUruo+Ur-Ur-FUrucT2T1T0uOtb)測控電路二、解調(diào)電路（鑒頻電路）二、解調(diào)電路（鑒頻電路）u 幅頻變換網(wǎng)絡(luò)幅頻變換網(wǎng)絡(luò)（斜率鑒頻）（斜率鑒頻）u 線性移相網(wǎng)絡(luò)線性移相網(wǎng)絡(luò)（相位鑒頻）（相位鑒頻）u 非線性變換網(wǎng)絡(luò)非線性變換網(wǎng)絡(luò)（微分鑒頻）（微分鑒頻）頻率幅度頻率幅度變換網(wǎng)絡(luò)變換網(wǎng)絡(luò)FMAMFM包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波vo(t)線性移相網(wǎng)絡(luò)線性移相網(wǎng)絡(luò)FMPM相位檢波器相位檢波器vo(t)非線性非線性變換網(wǎng)絡(luò)變換網(wǎng)絡(luò)FM低通濾波器低通濾波器或脈沖計(jì)數(shù)器或脈沖計(jì)數(shù)器vo(t)u 數(shù)字式變換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字式變換網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字鑒頻）（數(shù)字鑒頻）返 回上一頁下一頁測控電路原理：原理：直

43、接測出調(diào)頻信號的瞬時(shí)頻率，即實(shí)現(xiàn)解調(diào)。直接測出調(diào)頻信號的瞬時(shí)頻率，即實(shí)現(xiàn)解調(diào)。計(jì)頻率：計(jì)頻率：測量某一時(shí)間段內(nèi)信號變化的周期個(gè)數(shù)，計(jì)算出頻率。測量某一時(shí)間段內(nèi)信號變化的周期個(gè)數(shù)，計(jì)算出頻率。（三）數(shù)字鑒頻（三）數(shù)字鑒頻ccnTTfnTT11返 回上一頁下一頁（可測出瞬時(shí)頻率，但轉(zhuǎn)換關(guān)系為非線性）（可測出瞬時(shí)頻率，但轉(zhuǎn)換關(guān)系為非線性）計(jì)周期計(jì)周期：在信號的一個(gè)周期內(nèi)，測量進(jìn)入計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)。在信號的一個(gè)周期內(nèi)，測量進(jìn)入計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)。（很難得到瞬時(shí)頻率）（很難得到瞬時(shí)頻率）ttt測控電路usttOOUsUsCpusUsUs計(jì)數(shù)器鎖存器清零DG&SRQDZDS鎖存時(shí)間窄脈沖寬度，通

44、常至少要求通常至少要求c c1010。這樣，解調(diào)時(shí)濾波器能較好地將調(diào)制信號與載波信這樣，解調(diào)時(shí)濾波器能較好地將調(diào)制信號與載波信號分開，檢出調(diào)制信號。若被測信號的變化頻率為號分開，檢出調(diào)制信號。若被測信號的變化頻率為0 0100100HzHz，則載波信號的頻率則載波信號的頻率c c1000 Hz1000 Hz。已調(diào)信號放大器的通頻帶應(yīng)為已調(diào)信號放大器的通頻帶應(yīng)為9009001100 1100 HzHz。信號解調(diào)時(shí)，濾波器的通頻帶應(yīng)信號解調(diào)時(shí)，濾波器的通頻帶應(yīng)100 100 HzHz，即讓即讓0 0100100HzHz的信號順利通過，而將的信號順利通過，而將900 900 HzHz以上的信號抑制，

45、可選以上的信號抑制，可選通頻帶為通頻帶為200 200 HzHz。 返 回上一頁下一頁思考題：測控電路測控電路第四章第四章 濾波電路濾波電路第一節(jié)第一節(jié) 濾波器的濾波器的基本知識基本知識第二節(jié)第二節(jié) RCRC有源濾波電路有源濾波電路第三節(jié)第三節(jié) 有源濾波器的設(shè)計(jì)有源濾波器的設(shè)計(jì)第四節(jié)第四節(jié) 集成有源濾波器集成有源濾波器第五節(jié)第五節(jié) 軟件濾波軟件濾波思考題思考題返 回上一頁下一頁測控電路第一節(jié) 濾波器的基礎(chǔ)知識（一）濾波器的功用（一）濾波器的功用1、濾除干擾（噪聲）2、消除信道傳輸不理想引起的失真3、濾除不需要的背景信息4、頻譜的分割返 回上一頁下一頁測控電路（二）不同功能濾波器的幅頻特性（二）

46、不同功能濾波器的幅頻特性210cccfff返 回上一頁下一頁測控電路實(shí)際濾波器的幅頻特性返 回上一頁下一頁測控電路實(shí)際濾波器的基本參數(shù)1、波紋幅度、波紋幅度d 幅頻特性頂部上、下波動量的平均值為A0，濾波器頂部上（或下）幅值波動量稱為波紋幅度d，它與幅頻特性的平均值A(chǔ)0相比，越小越好。一般應(yīng)遠(yuǎn)小于3dB，即d A0 / 根號2。2、截止頻率截止頻率f 幅頻特性的平均值為A0，衰減一3dB所對應(yīng)的頻率稱為濾波器的截止頻率。圖中fc2和fc1為實(shí)際濾波器的上下截止頻率。3、帶寬、帶寬B B為上下截止頻率之差即Bfc2fc1，帶寬B決定著濾波器分離信號中相鄰頻率成分的能力。帶寬越窄，頻率分辨力越高。

47、4、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù)Q Q是中心頻率fc0與帶寬B-3dB之比。在中心頻率一定時(shí)，Q值越高濾波器的分辨力越好。5、群時(shí)延函數(shù)、群時(shí)延函數(shù)(w) 評價(jià)信號經(jīng)濾波后相位失真的程度。 (w)d(w)/dw (w)越接近常數(shù)，信號相位失真越小。 返 回上一頁下一頁測控電路（三） 濾波器的傳遞函數(shù)與逼近1、傳遞函數(shù)濾波器返 回上一頁下一頁其中：其中：s為拉氏變量；為拉氏變量； ai、bi是由電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)所決定的實(shí)常數(shù)；是由電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)所決定的實(shí)常數(shù)； n為傳函的階數(shù)，反映電路復(fù)雜程度、濾波器頻率為傳函的階數(shù)，反映電路復(fù)雜程度、濾波器頻率 特性和逼近理想特性的程度。特性和逼近理想特性的程度。

48、 nnnnmmmmasasasbsbsbsbsH1111110任意的線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：任意的線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：測控電路 若干個(gè)二階函數(shù)的乘積（若干個(gè)二階函數(shù)的乘積（n為偶數(shù)為偶數(shù)） 一個(gè)一階和若干個(gè)二階函數(shù)的乘積（一個(gè)一階和若干個(gè)二階函數(shù)的乘積（n為奇為奇）任何復(fù)雜的濾波網(wǎng)絡(luò)，可由若干個(gè)一階與二階濾波電路級聯(lián)構(gòu)成。任何復(fù)雜的濾波網(wǎng)絡(luò)，可由若干個(gè)一階與二階濾波電路級聯(lián)構(gòu)成。分解成返 回上一頁下一頁 nnnnmmmmasasasbsbsbsbsH1111110測控電路理想濾波器：要求幅頻特性A(w)在通帶內(nèi)為一常數(shù)，在阻帶內(nèi)為零，沒有過渡帶，還要求群延時(shí)函數(shù)在通帶內(nèi)為一常量，這在物理上是無法實(shí)

49、現(xiàn)的。實(shí)際中往往選擇適當(dāng)逼近原則，實(shí)現(xiàn)對理想濾波器的最佳逼近。2、 二階傳遞函數(shù)與逼近 2122120asasbsbsbsH返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路二階網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)：二階網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)：1）當(dāng)）當(dāng)bi取不同值時(shí)，得到不同取不同值時(shí)，得到不同功能功能的濾波器：的濾波器：b0b10、 b2Kp0時(shí)，時(shí)， 低通低通 b1b20、 b0Kp0時(shí)，時(shí)， 高通高通 b0b20、 b1Kp0時(shí)，時(shí)， 帶通帶通 b10、 b0Kp 、 b2Kp0時(shí)，時(shí)， 帶阻帶阻 200220ssKpsH 20022sssKpsH 20020sssKpsH 2002202sssKpsH 212212

50、0asasbsbsbsH返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁20lgA/dB-101-40-20020=2.5=1.67=1.25 =0.8=0.5=0.33=0.2=0.1lg(/0)-60a) 幅頻特性=0.2=0.1-101-180o-90o=2.5=1.67=1.25=0.8=0.5=0.33lg(/0)/()0b) 相頻特性測控電路返 回上一頁下一頁b)圖4-4lg(/0)=2.5-101090180=1.67=1.25 =0.8=0.5=0.33=0.2=0.1/()20lgA/dB)lg(/0)-20020=0.1=0.2=0.33=0.5=0.8=1.25=1.67=2

51、.5-101-40a) 幅頻特性b) 相頻特性測控電路返 回上一頁下一頁b) 相頻特性-10190oQ=100Q=40Q=20Q=10Q=5Q=2.5Q=1Q=0.5lg(/0)0o-90o/()20lgA/dBa) 幅頻特性lg(/0)-101-60-40-20Q=0.5 Q=1 Q=2.5Q=5Q=10Q=20Q=40Q=1000測控電路返 回上一頁下一頁01-20Q=5Q=2.5Q=1Q=0.1Q=0.2Q=0.5lg(/0)-40-6020lgA/dB0-1 -101-90o0o90oQ=5Q=2.5Q=1 Q=0.5Q=0.2 Q=0.1lg(/0)/()a) 幅頻特性b) 相頻特性

52、測控電路2）當(dāng)）當(dāng)ai取不同值時(shí)（即取不同值時(shí)（即取不同值）取不同值） ，得到不同，得到不同逼近特性逼近特性的濾波器：的濾波器：最大平坦型（巴特沃思逼近）最大平坦型（巴特沃思逼近） 對于二階， 2 逼近原則：使幅頻特性在通帶內(nèi)最平坦，且單調(diào)變化； 但會造成在阻帶內(nèi)的衰減緩慢，頻選性差。波紋型（切比雪夫逼近）波紋型（切比雪夫逼近） 對于二階， 1時(shí)，在f=f0處，幅頻特性將抬高。Q=時(shí)，有源濾波器自激。測控電路2、高通濾波器、高通濾波器uo(t)R0Rui(t)C2C1R1R2+-+N返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁二階壓控型HPF二階壓控型HPF的幅頻特性f f0時(shí)，幅頻特性曲線的

53、斜率為+40dB/dec。Q=時(shí)，有源濾波器自激。測控電路3、帶通濾波器、帶通濾波器ui(t)R0Ruo(t)C1C2R1R2R3+-+N返 回上一頁下一頁測控電路4、帶阻濾波器、帶阻濾波器R1C3R0Ruo(t)ui(t)C2C1R3R2+-+N返 回上一頁下一頁測控電路（二）無限增益多路反饋型濾波電路-+NY4Y1Y3Y2Y5Rui(t)uo(t)返 回上一頁下一頁測控電路1、低通濾波電路、低通濾波電路-+NC2R1R3R2C1Rui(t)uo(t)返 回上一頁下一頁測控電路2、高通濾波器、高通濾波器-+NR2C1C3C2R1Ruo(t)ui(t)返 回上一頁下一頁測控電路3、帶通濾波器、

54、帶通濾波器-+NR3R1C2C1R2Rui(t)uo(t)返 回上一頁下一頁思考思考測控電路第三節(jié) 有源濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)前，應(yīng)先明確濾波器的設(shè)計(jì)要求（性能參數(shù)）：設(shè)計(jì)前，應(yīng)先明確濾波器的設(shè)計(jì)要求（性能參數(shù)）：1、濾波器的類型、濾波器的類型 （功能及逼近）（功能及逼近）2、濾波器的階數(shù)、濾波器的階數(shù) 3、截止頻率和通帶增益、阻帶衰減、截止頻率和通帶增益、阻帶衰減返 回上一頁下一頁測控電路設(shè)計(jì)步驟：1、確定傳遞函數(shù)2、選擇電路結(jié)構(gòu)3、選擇有源器件4、計(jì)算無源元件參數(shù)以無限增益多路反饋二階巴特沃斯低通濾波器為例以無限增益多路反饋二階巴特沃斯低通濾波器為例返 回上一頁下一頁測控電路在給定的在給定的fc

55、下，參考下表選擇電容下，參考下表選擇電容C1;根據(jù)根據(jù)C1的實(shí)際值，按下式計(jì)算電阻換標(biāo)系數(shù)的實(shí)際值，按下式計(jì)算電阻換標(biāo)系數(shù)K;K=100/fcC1 由表確定由表確定C2及歸一化電阻值及歸一化電阻值ri，再換算出再換算出Ri K ri 。-+NC2R1R3R2C1Rui(t)f/Hz100kC1/uF100.1 0.10.010.010.001(1000100)10-6(10010) 10-6pKk/1rk/2rk/3rCC21/12610 3.1112.5651.6971.6254.0723.2924.9774.7233.1115.13010.180 16.252 0.20.150.050.0

56、33返 回上一頁下一頁思考思考測控電路第六節(jié) 跟蹤濾波器實(shí)現(xiàn)跟蹤濾波器的要求：實(shí)現(xiàn)跟蹤濾波器的要求：1、濾波器中心頻率、濾波器中心頻率f0在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，不影在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，不影響濾波器的通帶增益。響濾波器的通帶增益。2、中心頻率、中心頻率f0在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，保持濾波器在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，保持濾波器的帶寬不變。的帶寬不變。返 回上一頁下一頁測控電路測控電路第五章第五章 信號運(yùn)算電路信號運(yùn)算電路第一節(jié)第一節(jié) 加減、乘除運(yùn)算電路加減、乘除運(yùn)算電路第二節(jié)第二節(jié) 微分積分運(yùn)算電路微分積分運(yùn)算電路第三節(jié)第三節(jié) 常用特征值運(yùn)算電路常用特征值運(yùn)算電路思考題思考題返 回上一頁下一頁測控電路第一節(jié)第

57、一節(jié) 加減乘除運(yùn)算電路加減乘除運(yùn)算電路返 回上一頁下一頁測控電路第一節(jié)第一節(jié) 加減乘除運(yùn)算電路加減乘除運(yùn)算電路一、加法運(yùn)算電路一、加法運(yùn)算電路 1 1、反相加法電路、反相加法電路nnffofonnURRURRURURURU11110返 回上一頁下一頁測控電路二、減法運(yùn)算電路二、減法運(yùn)算電路（一）利用加法電路實(shí)現(xiàn)減法（一）利用加法電路實(shí)現(xiàn)減法反相加法U1U2減法返 回上一頁下一頁測控電路（二）用單一運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算（二）用單一運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算返 回上一頁下一頁思考測控電路返 回上一頁下一頁三、對數(shù)運(yùn)算電路三、對數(shù)運(yùn)算電路1ioDTsuuuU lnI R 測控電路返 回上一頁下一頁io

58、BETsuuuU lnI R 測控電路返 回上一頁下一頁四、指數(shù)運(yùn)算電路四、指數(shù)運(yùn)算電路TiUusoIuRe測控電路返 回上一頁下一頁五、乘除運(yùn)算電路五、乘除運(yùn)算電路測控電路返 回上一頁下一頁測控電路第二節(jié)第二節(jié) 微分積分運(yùn)算電路微分積分運(yùn)算電路一、積分運(yùn)算電路一、積分運(yùn)算電路tccoQdtICCQuu001返 回上一頁下一頁（一）一） 無源積分電路無源積分電路uiuoRCIcTToffoff, , 理想模擬開關(guān)時(shí)理想模擬開關(guān)時(shí)T Tonon00，T Toffoff00返 回上一頁下一頁測控電路增強(qiáng)型MOSFET開關(guān)電路（絕緣柵型）返 回上一頁下一頁D B S G ui uo uc i b)

59、S B D G ui uo uc i a) ui o Ron O ui 測控電路CMOS開關(guān)電路返 回上一頁下一頁 ui uo uGP uGN +E -E ui o Ron Ron(C) Ron(N) Ron(P) ui O a) b) 測控電路多路模擬開關(guān)返 回上一頁下一頁 0 2 3 5 6 7 輸入/輸出 A B C 輸出/輸入 +E -E1 -E2 邏輯電平轉(zhuǎn)換電路 8選1譯碼電路 13 14 15 12 1 5 2 4 16 11 10 9 6 8 7 INH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 圖 6-7 CD4051 原理圖 1 4 測控電路uitu采樣脈沖tu保持t

60、tD數(shù)字量*由于采保電路是由于采保電路是A/D電路的必需前置電路，所以現(xiàn)在大多數(shù)的電路的必需前置電路，所以現(xiàn)在大多數(shù)的A/D芯片內(nèi)部都集芯片內(nèi)部都集成了采保電路。成了采保電路。采樣保持 電路A/D轉(zhuǎn)換 電路模擬輸入量數(shù)字輸出量返 回上一頁下一頁第二節(jié) 采樣保持電路測控電路采樣定理若要使有限的離散信號點(diǎn)能反映原信號的信息，必須要求采樣脈沖的頻率fs大于ui中最高頻率成分的兩倍。 即 fs 2fmax 一般來說，取45倍。返 回上一頁下一頁測控電路性能參數(shù)捕捉時(shí)間：從發(fā)出采樣指令的時(shí)刻起，直到輸出值達(dá)到規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)所需的時(shí)間定義為捕捉時(shí)間?？讖綍r(shí)間：從發(fā)出保持指令的時(shí)刻起，直到開關(guān)真正斷開為