電子測量線路

1、課程名稱：電子測量線路 授課專業(yè)：測控技術(shù)與儀器 課程性質(zhì)：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)主干課程（必修課， 3 學(xué)分） 教學(xué)進(jìn)程：總計 56學(xué)時（講課 48 學(xué)時， 8學(xué)時實驗） 14周、尸、 亠前言當(dāng)今的時代是信息時代，在工業(yè)和科技領(lǐng)域信息主要是通過測量獲取。在現(xiàn)代生產(chǎn)中， 物質(zhì)流和能量流在信息流指揮和控制下運動。 測控技術(shù)已成為現(xiàn)代生產(chǎn)和高科技中的一項必 不可少的基礎(chǔ)技術(shù)。 為了適應(yīng)這一發(fā)展需要， 設(shè)立此課程， 主要介紹工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中 常用的測量與控制電路。 著重講清如何在電子技術(shù)與測量控制之間架起一座橋梁， 使同學(xué)們 理解怎樣運用電子技術(shù)來解決測量與控制中的任務(wù)，實現(xiàn)測控的總體思想， 圍繞精、快、

2、靈 和測控任務(wù)的其他要求來選用和設(shè)計電路。第一章 緒 論第一節(jié) 測控電路的功用產(chǎn)品的質(zhì)量和效率是衡量一切生產(chǎn)過程優(yōu)劣的兩項主要指標(biāo)。 為了獲得高質(zhì)量和高效 率，測量和控制必不可少。為了獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須要求機器按照給定的規(guī)程運行。例如，為了加工出所需 尺寸、 形狀的高精度零件， 機床的刀架和主軸必須精確地按所要求的軌跡作相對運動。 為了 煉做到這些， 必需對機器的運行狀態(tài)進(jìn)行精確檢測， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)它偏離規(guī)定要求， 或有偏離規(guī)定 要求的傾向時，控制它，使它按規(guī)定的要求運行。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，除對生產(chǎn)過程的檢測和控制外，還必須對產(chǎn)品進(jìn)行檢測。這一方 面是為了把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)， 另一方面也是為了檢測機

3、器與生產(chǎn)過程的模型是否準(zhǔn)確， 是否在 按正確的模型對機器與生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，進(jìn)一步完善對生產(chǎn)過程的控制。生產(chǎn)效率一方面與機器的運行速度有關(guān)， 另一方面取決于機器或生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化程 度。為了使機器能在高速下可靠運行，必需要求機器本身的質(zhì)量高，其控制系統(tǒng)性能優(yōu)異。 要做到這兩點，還是離不開測量與控制。產(chǎn)品的質(zhì)量離不開測量與控制， 生產(chǎn)自動化同樣離不開測量與控制。 特別是當(dāng)今時代 的自動化是以電子、 計算機為核心的柔性自動化、 自適應(yīng)控制與智能化。 越是柔性的系統(tǒng)就 越需要檢測。 自適應(yīng)控制就是要使機器和系統(tǒng)自動地適應(yīng)變化了的內(nèi)外部環(huán)境與條件， 按最 佳的方案運行， 這里首先需要的是對外部環(huán)境條件

4、的檢測， 檢測是控制的基礎(chǔ)。 智能化是能 在復(fù)雜的、 變化的環(huán)境條件下自行決策的自動化， 決策的基礎(chǔ)是對內(nèi)部因素和外部環(huán)境條件 的掌握，它同樣離不開檢測?，F(xiàn)代的生產(chǎn)與生活離不開測量與控制，高新技術(shù)、尖端技術(shù)更離不開測控。當(dāng)今的時 代是信息時代， 它以計算機廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志。 而計算機的發(fā)展首先取決于大規(guī)模集成電 路制作的進(jìn)步。 在一塊芯片上能集成多少個元件取決于光刻工藝能制作出多精細(xì)的圖案， 而 這依賴于光刻的精確重復(fù)定位， 依賴于定位系統(tǒng)的精密測量與控制。 航天發(fā)射與飛行， 都需 要靠精密測量與控制保證它們軌道的準(zhǔn)確性。測控系統(tǒng)主要由傳感器、測量控制電路（簡稱測控電路）和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成

5、，如 圖 1-1 。傳感器是敏感元件，它的功用是探測被測參數(shù)的變化。但是，傳感器的輸出信號一 般很微弱，還可能伴隨著各種噪聲，需要用測控電路將它放大，剔除噪聲、選取有用信號，按照測量與控制功能的要求，進(jìn)行所需演算、處理與轉(zhuǎn)換，輸出能控制執(zhí)行機構(gòu)動作的信號。 在整個測控系統(tǒng)中，電路是最靈活的部分，它具有便于放大、便于轉(zhuǎn)換、便于傳輸、便于適 應(yīng)各種使用要求的特點。測控電路在整個測控系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用，測控系統(tǒng)、乃至整個機器和生產(chǎn)系統(tǒng)的性能在很大程度取決于測控電路。傳感器測量控制電路二執(zhí)行機構(gòu)圖1-1測控系統(tǒng)的組成第二節(jié)對測控電路的主要要求對測控電路的主要要求可概括為精、快、靈，當(dāng)然也還有一些

6、其他要求，例如可靠性 與經(jīng)濟性。一、精度高對于測控電路首先要求它具有高精度，要求測量裝置能準(zhǔn)確地測量被測對象的狀態(tài)與參數(shù)，這是獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的基礎(chǔ)， 也是精確控制的基礎(chǔ)，使被控對象能精確地按要求運行。 為了實現(xiàn)高精度，測控電路應(yīng)具備下列性能：（一）低噪聲與高抗干擾能力在精密測量中，要精確測得被測參數(shù)的微小變化。由于傳感器輸出信號的變化往往是很微小的。為了保證高的測量精度，必須要求電路具有低噪聲與高抗干擾能力，這里包括選用低噪聲器件，合理安排電路，合理布線與接線，采取適當(dāng)?shù)母綦x與屏蔽等。對信號進(jìn)行調(diào)制，合理安排電路的通頻帶，對抑制干擾有重要作用。對信號進(jìn)行調(diào)制就是給信號賦予一定特征，使它與非所需

7、的信號（可將它們視為干擾）相區(qū)別，再經(jīng)過合理合理安排電路的通頻帶等，只讓所需信號通過，從而抑制干擾。采用具有高共模抑制比的電路，對抑制干擾也有重要作用。因為大多數(shù)干擾表現(xiàn)為共模干擾，它同時作用于差動電路的兩個輸入端，采用高共模抑制比差動電路能有效地抑制干擾。（二）低漂移、高穩(wěn)定性大多數(shù)電子元器件的特性，如放大器的失調(diào)電壓與失調(diào)電流、晶體管與二極管的漏電流，都會受溫度影響而在一定程度上發(fā)生變化。由于電路在工作中總有電流流過，不可避免地會產(chǎn)生熱量，從而使電路發(fā)生漂移。為了減少漂移，首先應(yīng)選擇溫漂小，即對溫度不敏感的元器件，其次應(yīng)盡量減少電路的、特別是關(guān)鍵部分的溫度變化。包括減少電路中的電流， 讓大

8、功率電路遠(yuǎn)離前級電路，安排好散熱等。電路工作穩(wěn)定是保證電路精度的首要條件。噪聲和干擾引起電路在短的時段內(nèi)工作不穩(wěn)定。漂移使電路在1天或若干小時的中等時段內(nèi)輸出發(fā)生變化。除此以外，還有電路長期工作穩(wěn)定性，元器件老化、開關(guān)與接插件的彈性疲勞和氧化引起接觸電阻變化等都是影響電 路長期穩(wěn)定性的主要原因。（三）線性與保真度好線性度是衡量一個儀器或系統(tǒng)精度的又一個重要指標(biāo)。從理論上講，一個系統(tǒng)輸入與輸出間具有非線性關(guān)系并不一定影響精度。但因為線性關(guān)系使用方便，如線性標(biāo)尺便于讀出，在換擋時不必重新定標(biāo)， 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、細(xì)分、侍服跟蹤時不必考慮非線性因素，波形不失真等。保真度是視聽設(shè)備中借用的概念。為使波形不

9、失真除要求電路有良好的線性外，還要求在信號所占有的頻帶內(nèi)，有良好的頻率特性。（四）有合適的輸入與輸出阻抗從不影響前級的工作狀態(tài)出發(fā)，要求電路有高輸入阻抗。但輸入阻抗越高，輸入端噪聲也越大，因此合理的要求是使電路的輸入阻抗與前級的輸出阻抗相匹配。同樣若電路的輸出阻抗太大，在接入輸入阻抗較低的負(fù)載后，會使電路輸出下降。要求電路的輸出阻抗與后級的輸入阻抗相匹配。二、響應(yīng)快生產(chǎn)的節(jié)奏在不斷地加快，機器的運轉(zhuǎn)速度在不斷地加快，響應(yīng)速度快就成為對測控電路性能的另一項重要要求。實時動態(tài)測量已成為測量技術(shù)發(fā)展的主要方向。測量電路沒有良好的頻率特性、高的響應(yīng)速度，就不能準(zhǔn)確地測出被測對象的運動狀況，無法對被測系

10、統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確控制。對一個存在高速變化因素的運動系統(tǒng)，控制的滯后可能引起系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩， 振蕩的幅度還可能越來越大，導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。 為了能夠測出快速變化參數(shù)，為了使一個高速運動系統(tǒng)穩(wěn)定，要求測控電路有高的響應(yīng)速度和良好的頻率特性。三、轉(zhuǎn)換靈活為了適應(yīng)在各種情況下測量與控制的需要，要求測控電路有靈活地進(jìn)行各種轉(zhuǎn)換的能力。它包括：（一）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換自然界客觀存在的物理量多為模擬量，傳感器的輸出信號也是模擬量居多。為了讀數(shù)方便和提高在信號傳輸中的抗干擾能力， 為了便于與計算機連接和便于長期保存等， 常常需要數(shù)字信號，這就需要模數(shù)轉(zhuǎn)換。而為了控制執(zhí)行機構(gòu)動作，又常需要模擬信號，這時又需數(shù)模轉(zhuǎn)換。（二）

11、信號形式的轉(zhuǎn)換模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換是信號形式的轉(zhuǎn)換的一種。為了信號處理與傳輸上的需要，還常需要 進(jìn)行直流與交流、電壓與電流信號之間的轉(zhuǎn)換。一個信號的大小，可以用它的幅值、相位、 頻率、脈寬等表示，為了信號處理、傳輸與控制上的需要，也常需要進(jìn)行幅值、相位、頻率 與脈寬信號等之間的轉(zhuǎn)換。（三）量程的變換一個測控系統(tǒng)需要測量和控制的量可以差百萬倍以上，為了適應(yīng)測量、控制不同大小量值的需要，而不一起飽和與顯著的失真，電路應(yīng)能根據(jù)信號的大小進(jìn)行量程的變換。（四）信號的選取一個實際的信號中不僅包括信號與噪聲，而且在信號中也包含具有不同特征的信號，例如不同頻率的信號。 這些不同特征的信號可能由不同的源泉產(chǎn)生， 也

12、可以有不同的物理含 義。在測量與控制中常要選取某一頻率或某一頻帶， 或某一瞬時的信號， 電路應(yīng)具有選取所 需信號的能力。（五）信號的處理與運算在測量與控制中常需要對信號進(jìn)行處理與運算，如求平均值、差值、峰值、絕對值、求導(dǎo)數(shù)、積分等。也包括對非線性環(huán)節(jié)進(jìn)行線性處理與誤差補償，進(jìn)行復(fù)雜函數(shù)運算、邏輯判斷等。四、可靠性與經(jīng)濟性隨著科技與生產(chǎn)的發(fā)展，測控系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣、規(guī)模越來越大，這對可靠性提出了 越來越高的要求。對測控電路的另一個要求是它的經(jīng)濟性。一個成本高昂的電路難以獲得廣泛的應(yīng)用。要在滿足性能要求的基礎(chǔ)上， 盡可能地簡化電路。要合理設(shè)計電路，能在不對器件提出過分 要求的情況下獲得較好的性能。

13、第三節(jié)測控電路的輸入信號與輸出信號一、模擬式信號1非調(diào)制信號2、經(jīng)調(diào)制信號：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相二、數(shù)字式信號1增量碼信號2、絕對碼信號3、開關(guān)信號第四節(jié)測控電路的類型與組成測控電路的組成隨被測參數(shù)、信號類型與控制系統(tǒng)的功能要求的不同而異。按其基本 組成可分為下列類型：一、測量電路的基本組成（一）模擬式測量電路的基本組成圖1-2 模擬式測量電路的基本組成、數(shù)字式測量電路的基本組成圖1-3增量碼數(shù)字式測量電路的基本組成:、控制電路的基本組成(一) 開環(huán)控制圖1-4開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成(二) 閉環(huán)控制第五節(jié)測控電路的發(fā)展趨勢(1) 優(yōu)質(zhì)化(2) 集成化(3) 數(shù)字化(4) 通用化、模塊化(5) 測控

14、一體化(6 )自動化與智能化第二章信號放大電路信號放大電路是為了將微弱的傳感器信號，放大到足以進(jìn)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)。 由于傳感器輸出的信號形式和信號大小各不相同，傳感器所處的環(huán)境條件、噪聲對傳感器的影響也不一樣，因此所采用的放大電路的形式和性能指標(biāo)也不同。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，集成運算放大器的性能不斷完善，價格不斷降低，完全采用分 立元件的信號放大電路已基本被淘汰，主要是用集成運算放大器組成的各種形式的放大電 路，或?qū)ｉT設(shè)計制成具有某些性能的單片集成放大器。但在功率放大電路中，晶體管仍有相當(dāng)應(yīng)用。第一節(jié)測量放大電路測量放大電路：在測量控制系統(tǒng)中，用來放大傳感器

15、輸出的微弱電壓、電流或電荷信號的放大電路稱為測量放大電路，也稱儀用放大電路。測量放大電路的頻帶寬度是由被測參數(shù)的頻率范圍及其載波信號頻率決定的。被測信 號的頻率范圍越寬，測量放大電路的頻帶也應(yīng)越寬，才能使不同的頻率信號具有同樣的靈敏度，使輸出不失真。一、基本要求與類型對測量放大電路的基本要求是：測量放大電路的輸入阻抗應(yīng)與傳感器的輸出阻抗相匹配； 穩(wěn)定的放大倍數(shù)； 低噪聲； 低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流，以及低的 漂移； 足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率（無畸變的放大瞬態(tài)信號）： 高共模輸入范圍和高共模抑制比； 可調(diào)的閉環(huán)增益； 線性好、精度高； 成本低。按測量放大電路的結(jié)構(gòu)原理可分為差動直接耦合式、調(diào)制

16、式和自動穩(wěn)定式三種。按元件的制造方式可分為分立元件結(jié)構(gòu)形式、通用集成運算放大器組成形式和單片集成測量放大器。二、穩(wěn)零放大電路通常，傳感器輸出的信號電壓是在零至數(shù)毫伏范圍內(nèi)變化。因此，減少測量放大電路 的電壓漂移，實現(xiàn)低漂移信號放大是至關(guān)重要的。為了減少集成運算放大器的失調(diào)和低頻干擾引起的零點漂移，可采用由通用集成運算 放大器組成的斬波穩(wěn)零放大電路或自動調(diào)零放大電路，也可采用低漂移單片集成運算放大 器。（一）斬波穩(wěn)零放大電路斬波穩(wěn)零放大電路又稱為調(diào)制式放大電路。它是利用同步調(diào)制一解調(diào)，并用隔直電容隔離失調(diào)和干擾電壓來實現(xiàn)自動穩(wěn)零的。其原理框圖如圖2-1所示。UiUo圖2-1斬波穩(wěn)零放大電路原理框

17、圖輸入直流或緩慢變化的信號Ui經(jīng)調(diào)制器（斬波器）調(diào)制成較高的交流調(diào)幅信號，調(diào)制頻率由方波發(fā)生器決定。調(diào)幅信號經(jīng)交流放大器放大，最后由解調(diào)器解調(diào)輸出放大了的輸入 信號。由于信號在調(diào)制后與解調(diào)前均有隔直電容，因此隔離了失調(diào)和低頻干擾電壓。為了使斬波穩(wěn)零放大電路既能對微弱的直流或緩慢變換的信號進(jìn)行低漂移和高精度的放大，又能在較高的頻率范圍內(nèi)工作，可采用圖2-2所示的典型斬波穩(wěn)零放大電路。（二）自動調(diào)零放大電路自動調(diào)零放大電路又稱為動態(tài)校零放大電路，其原理如圖2-3a所示。自動調(diào)零放大電路的性能優(yōu)于斬波穩(wěn)零放大電路，輸出電壓較穩(wěn)定，波動也小。與普通放大電路相比，其失調(diào)和低頻干擾降低了三個數(shù)量級。這種電

18、路實際上用一塊四運放 （如LF347，LM324 ， 5G14573 等）和一塊 4 位模擬開關(guān)（如 CD4066，5G811 等）即可組成， 電路成本低。（三）低漂移集成運算放大器1、輪換自動校零集成運算放大器 輪換自動校零集成運算放大器簡稱 CAZ 運算放大器，它是一種新穎的運算放大器組合 器件，如圖 2-4 所示。它通過模擬開關(guān)的切換，使內(nèi)部兩個性能一致的運算放大器N1、 N2交替地工作在信號放大和自動校零兩種不同的狀態(tài)。由于集成電路中兩個放大器輪換工作， 因此始終保持有一個運算放大器對輸入信號進(jìn) 行放大并輸出，輸出穩(wěn)定，性能優(yōu)于由通用集成運算放大器組成的低漂移放大電路。2、斬波穩(wěn)零集成

19、運算放大器斬波穩(wěn)零集成運算放大器 （國產(chǎn) CF7650、5G7650、美國Intersil公司ICL7650、ICL7600 等）是一種 CMOS 差動式低漂移集成運算放大器。三、高輸入阻抗放大電路有些傳感器（如電容式、壓電式）的輸出阻抗很高，可達(dá)108 Q以上，這就要求其測量放大電路具有很高的輸入阻抗。 開環(huán)集成運算放大器的輸入阻抗通常都很高， 但對反相運 算放大器等，其輸入阻抗遠(yuǎn)低于同相運算放大器。 為了提高反相（或差動） 運算放大器的輸 入阻抗， 可在輸入端加接電壓跟隨器， 但這樣會引入跟隨器的共模誤差。 在要求較高的場合 下，可采用高輸入阻抗集成運算放大器或采用由通用集成運算放大器組成

20、的自舉電路。（一）高輸入阻抗的集成運算放大器（二）自舉式高輸入阻抗放大電路應(yīng)當(dāng)指出的是，測量放大電路的輸入阻抗月高，輸入端的噪聲也越大。因此，不是所 有情況下都要求放大電路具有高的輸入阻抗， 而是與傳感器的輸出阻抗相匹配， 使測量放大 電路的輸出信噪比達(dá)到最大值。四、高共模抑制比放大電路來自傳感器的信號通常都伴隨著很大的共模電壓（包括干擾電壓）。一般采用差動輸入集成運算放大器來抑制它， 但是必須要求外接電阻完全平衡對稱、 運算放大器具有理想特 性。否則， 運算放大器將有共模誤差輸出，其大小既與外接電阻對稱精度有關(guān)，又與運算放 大器本身的共模抑制能力有關(guān)。一般運算放大器共模抑制比可達(dá)80dB,而

21、采用由幾個運算放大器組成的測量放大電路，共模抑制比可達(dá)100120 dB。（一）雙運放高共模抑制比放大電路1 、 反相串聯(lián)結(jié)構(gòu)型2、 同相串聯(lián)結(jié)構(gòu)型（二）三運放高共模抑制比放大電路（三）有源屏蔽驅(qū)動電路（四）浮動電源共模自舉式放大電路五、電橋放大電路電參量式傳感器，如電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等，經(jīng)常通過電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號， 并用運算放大器作進(jìn)一步放大。因此，由傳感器電橋和運算放大器組成的放大電路或由傳感器和運算放大器構(gòu)成的電橋都稱為電橋放大電路。電橋放大電路有單端輸入和差動輸入兩類。（一）單端輸入電橋放大電路（二）差動輸入電橋放大電路（三）線性電橋放大電路六、電荷放大電路電

22、荷放大電路是一種輸出電壓與輸入電荷成比例關(guān)系的測量放大電路。例如，壓電式傳感器或電容式傳感器可將某些被測量（如力、壓力等）轉(zhuǎn)換成電荷信號輸出，再通過電荷放大電路輸出放大了的電壓信號。因此，電荷放大電路亦稱為電荷一電壓轉(zhuǎn)換電路。（一）基本原理（二）電荷放大電路的特性1、開環(huán)電壓增益的影響2、頻率特性3、噪聲及漂移（三）電荷放大電路實例七、單片集成測量放大器近年來，利用線性集成電路先進(jìn)工藝而設(shè)計制成的單片集成測量放大器，如AD521、AD522、LH0038、LM363和INA101等獲得了很大的進(jìn)展。它們使用方便，體積小，無需 為組裝而精確挑選性能匹配良好的幾個集成運算放大器，綜合性能指標(biāo)好。第

23、三章信號調(diào)制解調(diào)電路第一節(jié) 調(diào)制解調(diào)電路的功用和類型調(diào)制：用一個信號（調(diào)制信號）去控制另一個作為載體的信號（載波信號），讓后者的某一參數(shù)（幅值、頻率、相位、脈沖寬度等）按前者的值變化。調(diào)制的功用：為了抑制干擾，區(qū)別信號和噪聲，往往給測量信號賦予一定特征。解調(diào)的功用：從已經(jīng)調(diào)制的信號中提取反映被測量值的測量信號。正弦信號作為載波的調(diào)制類型：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相脈沖信號作為載波的調(diào)制類型：脈幅調(diào)制、脈時調(diào)制（脈寬調(diào)制、脈位調(diào)制）第二節(jié)調(diào)幅式測量電路一、調(diào)幅原理與方法（一）調(diào)幅信號的一般表達(dá)式調(diào)幅就是用調(diào)制信號 X去控制高頻載波信號的幅值。常用的是線性調(diào)幅，即讓調(diào)幅信號的幅值按調(diào)制信號 X的線性函數(shù)變化

24、。調(diào)幅信號 us的一般表達(dá)式可寫為：us = (U m mx)cos ct(3-1)式中-'c載波信號的角頻率;Um調(diào)幅信號中載波信號的幅值；m調(diào)制度。調(diào)制信號x可以按任意規(guī)律變化，設(shè) x=Xmcost，則調(diào)幅信號可寫為：us =Umcos ct mXm cos4cos ctmXmmXm=U m cos ct_COS（ c n）t_COS（ c_H）t2 2它包含三個不同頻率的信號：角頻率為.c的載波信號 Umcos ct和角頻率分別為-1的上下邊頻信號。載波信號不含調(diào)制信號，即不含被測量x的信息，因此可以取Um=0,即只保留兩個邊頻信號。這種調(diào)制稱為雙邊帶調(diào)制，對于雙邊帶調(diào)制UsmX

25、m2mXm2cos(，c -1)t = mXm cos1tcos ct = U Xm cos】tcos ct雙邊帶調(diào)制的調(diào)幅信號波形見圖3-1。雙邊帶調(diào)制可以用調(diào)制信號與載波信號相乘來實現(xiàn)。為了正確進(jìn)行信號調(diào)制必須要求 1>>門，通常至少要求 c> 10門。在這種情況下,解調(diào)時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。（二）傳感器調(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。1、通過交流供電實現(xiàn)調(diào)制2、用機械或光學(xué)的方法實現(xiàn)調(diào)制（三）電路調(diào)制1、乘法器調(diào)制如果傳感器輸出為非調(diào)制信號，也可以用電路對信號進(jìn)行調(diào)制。用

26、乘法器將與測量信號x成正比的調(diào)制信號 Ux與載波信號 Uc =u m cos ct相乘，就可以實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅。MC1496乘法 器。2、開關(guān)電路調(diào)制3、信號相加調(diào)制信號相加調(diào)制是就其電路形式而言，在這種電路中調(diào)制信號 ux = U Xm cos11與載波信號Uc二U cm cos ct相加減后去控制開關(guān)器件，選取Uc >>UX，實際起控制作用的是載波信 號Uc。二、包絡(luò)檢波電路從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。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(luò)線形狀與調(diào)制信號一致。只要能檢出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。（一）二極

27、管與三極管包絡(luò)檢波1、基本電路2、峰值檢波與平均值檢波（二）精密檢波電路1、半波精密檢波電路2、全波精密檢波電路三、相敏檢波電路（一）相敏檢波的功用和原理（二）常用相敏檢波電路1、乘法器式相敏檢波電路2、開關(guān)式相敏檢波電路3、相加式相敏檢波電路4、精密整流型相敏檢波電路5、脈沖箝位式相敏檢波電路（四）相敏檢波電路的選頻與鑒相特性第三節(jié)調(diào)頻式測量電路一、調(diào)頻原理與方法（一）調(diào)頻信號的一般表達(dá)形式調(diào)頻就是用調(diào)制信號 X去控制高頻載波信號的頻率。常用的是線性調(diào)頻，即讓調(diào)頻信號的頻率按調(diào)制信號 X的線性函數(shù)變化。調(diào)頻信號 us的一般表達(dá)式可寫為us =Um cos（ c mx）t式中'c 載波

28、信號的角頻率；Um調(diào)幅信號中載波信號的幅值；m 調(diào)制度。（二）傳感器調(diào)制與調(diào)幅的情況一樣，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（三）電路調(diào)制信號的調(diào)頻也可以用電路來實現(xiàn)。只要能用調(diào)制信號去控制產(chǎn)生載波信號的振蕩器頻 率，就可以實現(xiàn)調(diào)頻。載波信號可以用LC、RC或多諧振蕩器產(chǎn)生，只要讓決定其頻率的某個參數(shù)，如電感 L、電阻R或電容C隨調(diào)制信號變化，就可以實現(xiàn)調(diào)頻。二、鑒頻電路對調(diào)頻信號實現(xiàn)解調(diào)，從調(diào)頻信號中檢出反映被測量變化的調(diào)制信號稱為頻率解調(diào)或 鑒頻。（一）微分鑒頻1、工作原理調(diào)頻信號us的數(shù)學(xué)表達(dá)式us二Umcos（，c mx）t，將

29、此式對t求導(dǎo)數(shù)得到dUs - -Um（ c mx）sin（ c mx）tdt這是一個調(diào)頻調(diào)幅信號。利用包絡(luò)檢波檢出它的幅值變化，就可以得到含有調(diào)制信號的信息UmC c mx）。通過定零，即測定 x=0時的輸出，可以求出 Um 'c。通過靈敏度標(biāo) 定，即測定x改變時輸出的變化，可以求出U mm，從而獲得調(diào)制信號 x。2、微分鑒頻電路微分鑒頻電路的原理見圖。電容G與晶體管V的發(fā)射結(jié)正向電阻r組成微分電路。二極管VD 方面為晶體管 V提供直流偏壓，另一方面為電容G提供放電回路。電容 C2為濾除高頻載波信號用。3、窄脈沖鑒頻（二）斜率鑒頻將一個調(diào)頻信號送到一個具有變化的幅頻特性的網(wǎng)絡(luò)，就可以得到調(diào)頻調(diào)幅信號輸出， 然后