测控电路及装置
2009-7-29 1
第三章 信号调制解调电路内容,
调幅式测量电路 ★
调频式测量电路 ★
调相式测量电路
脉冲调制式测量电路 ★
测控电路及装置
2009-7-29 2
调制 就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。
调幅式测量电路
原理与方法什么是调制？？
测控电路及装置
2009-7-29 3
在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。
什么是解调？
调幅式测量电路
原理与方法测控电路及装置
2009-7-29 4
调幅式测量电路
原理与方法用途
区别信号和噪声
滤波
多路复用种类
调幅
调频
调相
脉宽调制角度调制 频率变换电路测控电路及装置
2009-7-29 5
调幅式测量电路
原理与方法概念
调制信号
载波信号
已调信号测控电路及装置
2009-7-29 6
表达式：
调幅式测量电路
原理与方法调制度—
载波信号幅值—
载波信号频率—
m
U
tmxUu
m
c
cms
c o s)(
测控电路及装置
2009-7-29 7
表达式：
调幅式测量电路
原理与方法
双边带调幅
t
mX
t
mX
tU
ttmXtU
ttmXUu
c
m
c
m
cm
cmcm
cmms
)-(c o s
2
)(c o s
2
c o s
c o sc o sc o s
c o s)c o s(
ttU cxm?c o sc o s?
测控电路及装置
2009-7-29 8
t
x
O
tO
uc
us
a)调制信号
b)载波信号
O t c)双边带调幅信号测控电路及装置
2009-7-29 9
在测控系统中被测信号的变化频率为 0~100Hz,应怎样选取载波信号的频率？ 应怎样选取调幅信号放大器的通频带？ 信号解调后,怎样选取滤波器的通频带？
为了正确进行信号调制必须要求 ω c>>Ω,通常至少要求
ω c>10Ω 。 这样,解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开,检出调制信号 。 若被测信号的变化频率为 0～
100Hz,则载波信号的频率 ω c>1000 Hz。 调幅信号放大器的通频带应为 900 ～ 1100 Hz。 信号解调后,滤波器的通频带应 >100 Hz,即让 0 ～ 100Hz的信号顺利通过,而将 900 Hz
以上的信号抑制,可选通频带为 200 Hz。
测控电路及装置
2009-7-29 10
调幅式测量电路
原理与方法调制种类
传感器调制
交流供电
机械或光学
电路调制
乘法器
开关电路
加法电路提高测量信号抗干扰能力测控电路及装置
2009-7-29 11
特点,电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器 。
R1 F
R4R2
R3
R1 R2
Uo
U
R3R4
应变式传感器输出信号的调制
调幅式测量电路
原理与方法
交流电供电调制
)(4 4321 RRRRRRRRUU o
测控电路及装置
2009-7-29 12
Ψθ θ
1
2
3
4 5 6 7
调幅式测量电路
原理与方法
机械或光学调制测控电路及装置
2009-7-29 13
a)原理图
uc
ux
uo
x
y
Kxy
b) 实用电路
-8V
47kΩ
0.1μF1kΩ
0.1μF
51Ω
750Ω
14
10
1
6
1kΩ
38
MC1496
1kΩ
3.3kΩ 3.3kΩ
750Ω
1kΩ 680kΩ20μF
20μF
uc
1kΩ
0.1μF
2
12
54
uou
x
+12V?调幅式测量电路
原理与方法
电路调制
乘法器常用乘法芯片,MC1496,AD534 返回测控电路及装置
2009-7-29 14
ux uo
Uc
V2
V1
Uc
uo
tO
Uc
O t
tO
ux
调幅式测量电路
原理与方法
电路调制
开关电路
tttK ccc 3c o s3 2c o s221)(
方波载波：
测控电路及装置
2009-7-29 15
T1 +
ux
-
+
ux
-
+ uc -
VD1 i1
VD2 i2载波信号
T3
T2 RLi
+
uo
_
RP
调制信号
调幅式测量电路
原理与方法
电路调制
信号相加本质：开关电路调制
rtKuui
rtKuui
cxc
cxc
/)()(
/)()(
2
1
/)(2)( 33213 变压器的电压比nrtKuniini cx
测控电路及装置
2009-7-29 16
调幅式测量电路
包络检波电路解调或检波 — 从已调信号中检出调制信号的过程原理：包络线与调幅信号对象：调幅信号
us uo'
O Ot t
a) b)
测控电路及装置
2009-7-29 17
VD
RL C2
T
i
+
us
_
+
uo
_
非线性器件低通滤波器
C1
a) 二极管检波电路
调幅式测量电路
包络检波电路
二极管包络检波测控电路及装置
2009-7-29 18
a)二极管检波
ii
θ
Usm
ω ct
ω ctu
uo
0 u
s=usmcosω ct
0
π
imax
π /20
uo
0 t
峰值检波：
充电时间常数 (小 ),rd c2
放电时间常数 (大 ),RLC2
导通角小特点,元件的非线性，信号失真，误差大 !!!!
测控电路及装置
2009-7-29 19
原因
二极管 VD和晶体管 V的死区电压目的
提高检波精度，常需采用 精密检波电路,它又称为线性检波电路 。
调幅式测量电路
包络检波电路
精密检波电路测控电路及装置
2009-7-29 20
方法 (半波 )：
调幅式测量电路
包络检波电路
精密检波电路
su
)( 正半周sku
)( 0 负半周
su
)(负半周sku
)( 0 正半周方法 (全波 )：
|| ss uku?
测控电路及装置
2009-7-29 21
+
us
–
半波整流器 低通滤波器
+
u?s
–
ii
C
R4
uo
R1
R?2
R2
R3
VD1
VD2
+ u –
i
∞-
+
+
N1
∞-
+
+
N2+
–uA
+
–u?A
A
调幅式测量电路
包络检波电路
半波检波测控电路及装置
2009-7-29 22
+
us
–
半波整流器 低通滤波器
+
u?s
–
ii
C
R4
uo
R1
R?2
R2
R3
VD1
VD2
+ u –
i
∞
-
+
+N
1
∞
-
+
+N
2
R’3
+
–uA
+
–u?A
A O t
uA
O t
uo
O t
us
线性全波检波电路
调幅式测量电路
包络检波电路
全波检波测控电路及装置
2009-7-29 23
uo
R4VD1
VD2
R2 R5
VD3
VD4R
3
us
R1 ∞
-
+ +N1
∞-
+ +N2
线性全波检波电路之二
调幅式测量电路
包络检波电路
全波检波测控电路及装置
2009-7-29 24
us
uouA
VD2
VD1
R1 R
3
R4
∞-
+ +N1
R2
∞
-
+ +N2
a) 电路图
uo=usus>0 us
R2
R1 R
3
R4
us
∞
-
+ +N1
∞-
+ +N2
b）正输入等效电路
uo=-usu
s<0
uA
R2
R1 R
3
R4
us
∞
-
+ +N1
∞
-
+ +N2
c) 负输入等效电路高输入阻抗线性全波整流电路测控电路及装置
2009-7-29 25
调幅式测量电路
相敏检波电路
全波检波目的：
鉴别调制信号相位
鉴别调制信号频率特点：
需要调幅信号同频的信号作为参考信号同步检波电路测控电路及装置
2009-7-29 26
])2c o s ()2[ c o s (
4
1
c o s
2
1
2c o sc o s
2
1
c o s
2
1
c o sc o sc o s
c o sc o s
ccxm
cxmxmc
2
cso
cs
ttUtU
ttUtUttUtuu
ttUu
xm
xm
ΩΩΩ
ΩΩΩ
Ω
xm
相敏检波数学原理,
双边带调幅信号
调幅式测量电路
相敏检波电路
数学原理测控电路及装置
2009-7-29 27
与包络检波电路在 功能 与 电路构成 上最主要的区别
相鉴别调制信号相位
具有选频的能力，从而提高抗干扰能力。
从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率 。
调幅式测量电路
相敏检波电路
数学原理测控电路及装置
2009-7-29 28
与调幅电路在结构上有哪些相似之处？它们又有哪些区别？
将调制信号 ux乘以幅值为 1的载波信号就可以得到双边带调幅信号 us，
将双边带调幅信号 us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号 ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。
二者主要区别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 。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。
测控电路及装置
2009-7-29 29
uc
us
uo
x
y
Kxy
N 0.1μF
47kΩ
0.1μF
1kΩ
0.1μF
51Ω
910Ω
-8V
14
10
1
6
1kΩ
38
MC1496
1kΩ
3.3kΩ 3.3kΩ
910Ω 1kΩ 6.8kΩ
0.1μF
uc
1kΩ
0.01μF
+12V
2
12
54
uo
∞
-
+ +N
20kΩ
20kΩ
10kΩ
10kΩ
200kΩ
R
C
RC 0.01μF
200kΩF007
us
调幅式测量电路
相敏检波电路
相乘式调幅测控电路及装置
2009-7-29 30
t
uo
O
uo
O t
uc
O t
us
O t
ux
O t
ˊ
us uo
Uc
V2
V1
Uc
调幅式测量电路
相敏检波电路
开关式测控电路及装置
2009-7-29 31
uo
us
Uc
R
V
R
R
∞-
+ +N
a)
uo
us R
2 R3R1
R6
R4 R
5V1Uc
V2
∞-
+ +N
Uc
b)U
c
O t
us
O t
uo
O t
c)
Uc
O t
uo
O t
us
O t
d)
10
1)RR/(R,1
2/RRRRRR
326
654321
AU
AU
c
c
时，
时
＝若测控电路及装置
2009-7-29 32
ca
us
T1 C1VD1
VD2 C2
R1
R2
RP u
o
T2
us
1
+
–
e
d
b
us
2
+
uc+ –
–
a.相加式半波相敏检波电路
T1 +
ux
-
+
ux
-
+ uc -
VD1 i1
VD2 i2载波信号
T3
T2 RLi3
+
uo
_
RP
调制信号
b.相加式调幅电路
调幅式测量电路
相敏检波电路
相加式测控电路及装置
2009-7-29 33
输出电压：
)( 21 ssoceo uukuu
调整电位器 RP)(
)(
2
'
'
222
'
22
1
'
'
111
'
11
sced
sccd
uu
RRr
RR
u
uu
RRr
RR
u
okRRr
RR
RRr
RR?
'
222
'
22
'
111
'
11
在不接电容 C1和 C2的情况下,cd,ed 的压降测控电路及装置
2009-7-29 34
uc2
uc1
C0
us
C1
R4R1
VD3VD2
VD1
R3R2R5
RP
VD4
P
uc
T
I4
I3
R4VD4
+
–
+–
VD3
+_
uc1
uc2
us
R3
–
C0
+uc
T
RP
R1VD1
+
–+
–
VD2
+ _
i1
i2
uc1
uc2
us
C1
R2
R5P–
C0
+uc
T
相加式半波相敏检波测控电路及装置
2009-7-29 35
电路方程：
条件：
))(()(
))(()(
5212222
5211111
Asc
Asc
rRiiRriuu
rRiiRriuu
22
2
11
1
Rr
u
Rr
u cc
s
A
u
rRRrRrRrRr
RrRriii
))(())((
)(
522112211
2211
21
选配电阻 R1和 R2，使 Us＝ 0时,i1=i2,输出为零，此时有电流表电流测控电路及装置
2009-7-29 36
由 R5上的输出电压,
s
A
o urRRrRrRrRr
RRrRru
))(())((
)(
522112211
52211
测控电路及装置
2009-7-29 37
目的,减小纹波系数，提高灵敏度
uc2
uc1
C
R5 P
R4R1
VD3VD2
VD1
R3R2
VD4
us
T
uo
us1 us2
+
–
+
+ +–
–
–
T2
uc
相加式全波相敏检波测控电路及装置
2009-7-29 38
uc
VD4
T1
R4
+–
+
VD3 _
I4
i3
uc1
uc2
+ uoC
R3
T2
P
–
us2+
R5
_i4-i3
us
VD1
T2
R1
+
+
–
VD2 _
i1
i2
uc1
uc2
+ uoC
R2
P
–
us1+
us
T1
i2-i1
R5
_
uc
测控电路及装置
2009-7-29 39
电路方程：
结论：输出电压只与 Us0有关，而与 Uc无关，并且在两个半周期，流经电表的电流方向相同。
))(()(
))(()(
51222212
51211111
Asc
Asc
rRiiRriuu
rRiiRriuu
条件：
22
2
11
1
Rr
u
Rr
u cc
选配电阻 R1和 R2，使 Us1＝ 0时,i1=i2,输出为零，此时有测控电路及装置
2009-7-29 40
1
522112211
2211
21 ))(())((
)(
s
A
u
rRRrRrRrRr
RrRriii
电流表电流,
1
522112211
52211
))(())((
))((
s
A
A
o urRRrRrRrRr
rRRrRru
输出电压,
测控电路及装置
2009-7-29 41
C
R4
uo
R1
R’2
R2
R3
Uc
∞
-
+ +N1
∞
-
+ +N2
R’3V
1
V2
uA
Uc
us
特点：可以减小由于开关器件不理想而带来的误差。
调幅式测量电路
相敏检波电路
精密整流型测控电路及装置
2009-7-29 42
t
t
uot
t
t
tt
t
R2R
1C
V
us
uoU
c′
∞
-
+ +NUc Ds
A
uA,uo
us
O
O
uA
Uc′
O
Uc
O
uA,uo
us
O
O
uA uo
Uc
O
Uc′
O
A点电位：
特点：没有实现输入信号与载波信号的相乘，不能用于信号的调制。而且抗干扰能力较差，不如相敏检波。
s insmsA Uuu
调幅式测量电路
相敏检波电路
脉冲钳位式测控电路及装置
2009-7-29 43
滤除载波的数学表达式：
信号中的高次谐波：
2
)()
2
2c o s1
(
2
1
)(c o s
2
1
)(c o s
2
1
2
0
22
0
2
0
x
c
c
x
ccxccso
u
td
t
u
ttduttduu
0)()1c o s ()1c o s (
4
1
)(c o sc o s
2
1
2
0
2
0
tdtntnu
ttdtnuu
cccn
cccno
条件,n>1
调幅式测量电路
相敏检波电路
选频与鉴相测控电路及装置
2009-7-29 44
在实际应用中，多数采用方波作为载波信号：
)()3co s (
3
1
)1co s (
1
2
1
)(]3co s
3
2
co s
2
2
1
[co s
2
1
2
0
2
0
tdtntnu
tdtttnuu
cccn
ccccno
结果：
n为偶数时，输出为 0，抑制了偶次谐波
n为奇数时，输出不为 0，但传递系数随谐波增高而衰减测控电路及装置
2009-7-29 45
输入信号角频率与载波信号角频率无倍数关系时：
)()c o s ()c o s (
4
)(c o sc o s
2
1
2
0
2
0
tdtt
u
ttdtuu
ccscs
sm
ccssmo
结论：
值越小。正负抵消的越多，积分的差值越大，积分式中和、当 cscs1
。积分值近似为积分式中大部分抵消，
接近于变化整个周期，与周期内的整数倍时，在而不等于接近、当
0
)c o s ()c o s (
212
cscs
cs
测控电路及装置
2009-7-29 46
结论,相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。
以参考信号为基波，所有 偶次谐波 在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑制偶次谐波的功能。
对于 n=1,3,5等各 奇次谐波,输出信号的幅值相应衰减为基波的 1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用 。
测控电路及装置
2009-7-29 47
当输入信号与参考信号同频但有一定相位差时，输出信号的大小与相位差有确定的函数关系，可以根据输出信号的大小确定相位差的值，这一特性称为鉴相特性。
c o s
2
)(c o s)c o s (
2
1 2
0
sm
ccssmo
u
ttdtuu
调幅式测量电路
相敏检波电路
鉴相特性测控电路及装置
2009-7-29 48
a) b) c) d)
Uc
tO
+
–
us
tO –
+
uo
tO
+ +
Uc
tO
+
–
Uc
tO
+
–
Uc
tO
+
–
us
tO –
+
us
tO –
+
us
tO –
++
tO –
++
–
uo uo
tO –
+ + –
uo
tO – –
相敏检波电路的鉴相特性测控电路及装置
2009-7-29 49
相敏检波电路的应用振荡器 +15V
传感器
uoV
C
T 1
2
3
4
5
7
6
相敏检波电路
RP4
-15V
Rt放大器
R1 R2 R3 R4
量程切换电路
RP1
RP3
RP2
∞-
+
+
N
+
+15V
RP5
P
调幅式电感测微仪电路测控电路及装置
2009-7-29 50
t
x
t O
tOt
x
Φ,u
O
O
Φ,u
x
2
1
a) b) c)
对称判别电路测控电路及装置
2009-7-29 51
小结
包络检波
适用范围,单极性的调制信号
0?ss uku
ou
00?su
半波
ou
0?ss uku
0 ss uku
全波测控电路及装置
2009-7-29 52
相敏检波
适用范围,调幅信号
ou
0?cs uku
00?cu
半波
ou
0?cs uku
0 cs uku
全波
t
uo
O
uo
O t
uc
O t
us
O t
ux
O t
ˊ
测控电路及装置
2009-7-29 53
仿真实验：包络检波仿真软件,Multisim 7
原理图测控电路及装置
2009-7-29 54
调制信号载波信号已调信号测控电路及装置
2009-7-29 55
包络检波后的信号滤波后的信号测控电路及装置
2009-7-29 56
仿真实验原理图测控电路及装置
2009-7-29 57
调制信号载波信号已调信号测控电路及装置
2009-7-29 58
检波后信号滤波后信号测控电路及装置
2009-7-29 59
tmxUu cms )c o s (
调频式测量电路
调频原理与方法
数学原理特点：用调制信号 x去控制载波信号的频率
x
tO
O t
us
a) 调制信号
b) 调频信号调频信号的波形测控电路及装置
2009-7-29 60
调频式测量电路
调频原理与方法
调频方式
传感器调制
振弦式传感器
多普勒效应
电路调制
振荡器
压频转换器测控电路及装置
2009-7-29 61
4
2
1
T
N S
3
测力或压力的振弦式传感器
调频式测量电路
调频原理与方法
传感器调制测控电路及装置
2009-7-29 62
L
CT
C1
C2
+Ec
ff0
0
调频式测量电路
调频原理与方法
电路调制方式调制方式：改变 LC振荡器中参数 L或 C
测控电路及装置
2009-7-29 63
uo
∞
-
+ +NC R3
10k? 5k?
10k?
R1
R RP
R4
VS
15k?
30k?
10k?
R2
+FUr
u uo uc
+Ur
-Ur
-FUr
O t
T2
T1
T0
a) b)
CRR p )(?振荡周期：
调频式测量电路
调频原理与方法
电路调制方式测控电路及装置
2009-7-29 64
调频式测量电路
调频原理与方法
鉴频电路原理：解调
微分鉴频
窄脉冲鉴频
斜率鉴频
数字式频率计
差频法测控电路及装置
2009-7-29 65
tmxUu cms )c os (
tmxmxUdtdu ccms )s i n ()(
调频式测量电路
调频原理与方法
鉴频电路特点：灵敏度较低，已经很少使用
C1
uous V
D V
RL C2 +
Ec
-
ie ic
微分网络包络检波
C1
us ud+ r ++
-
-
-
微分鉴频数学原理：
测控电路及装置
2009-7-29 66
窄脉冲鉴频电路
uo
Oc)
us
t
t
t
O
O
τ
b)
a)
Usˊ
uo
放大与电平鉴别器单稳态触发器低通滤波器us Us Usˊ
条件：
mm mxf c?
21
测控电路及装置
2009-7-29 67
斜率鉴频
us
+
–
us1
us2
fo1
fo2
RL
RL
uo1
uo2 uo
VD
2
VD1T
C1
C2
c)
d)
e)
f)
us U
sm
us1
us2
uo
o
o
o
o
t
t
t
t
uo1
uo2
uo
回路 2 回路 1
fo2 fo1
fo?fo
fc
o
f=fc+?fmsinΩ t
fc
fm
调频波瞬时频率变化
Ω t
f
f
测控电路及装置
2009-7-29 68
数字式频率计
Cp
us U
U′ 计数器 锁存器清零DG
&S
R
Q
DZ DS
测量频率两种方法：
测量一段时间内周期数
时钟插补原因,某些测控系统中，并不一定要恢复原调制信号，只要能把代表被测量的信息要检出即可。
测控电路及装置
2009-7-29 69
调频式测量电路
调相原理与方法
数学原理
dt
dxm
dt
mxtd
mxtUu
c
c
cms
＝ 瞬时频率
调相
)(
)co s (
mxdt tmxd
tmxUu
c
c
cms
])[(
)co s (
＝瞬时频率调频特点：调相与调频的相似性角度调制测控电路及装置
2009-7-29 70
a)
b)
c)
t
x
O
t
t
uc
us
O
O
调相信号波形测控电路及装置
2009-7-29 71
1
3
2
4
5M
扭矩测量
调频式测量电路
调相原理与方法
传感器调制测控电路及装置
2009-7-29 72
X
Y
2
1
a)
a
a
b
W
B
1 2
VP1
VPn
Y
O?
b)
N
S1
S2
Sn
VP1
VP2
VP3
VPn
莫尔条纹信号的调制
)2c o s ( 0 WtUu xms
输出信号：
测控电路及装置
2009-7-29 73
∞-
+ +N2
∞-
+ +N1
R
R1
R1
C
Us
U
2
U
2
U2-
特点：变压器制作麻烦，体积较大，可用运算放大器代替变压器
调频式测量电路
调相原理与方法
电路调制
o
UR UCUs
U
UC
UR
U
T
R
C
Us
调相电桥测控电路及装置
2009-7-29 74
U0
门限检测电路脉冲发生器载波频率锯齿波发生器 输出调相脉冲
uj
ux
+ a)Uc us
us
O
t
t
O
uj
tO
uj=kΨ
ux+uj
tO u
x
b)
d)
c)
e)
Uc
U0
脉冲式调相测控电路及装置
2009-7-29 75
调频式测量电路
调相原理与方法
鉴相电路
鉴相就是从调相信号中将反映被测量变化的调制信号检出来，实现调相信号的解调，又称为 相位检波 。
乘法器鉴相
相敏检波鉴相
相位－脉宽变相鉴相
脉冲采样式鉴相测控电路及装置
2009-7-29 76
uc
us
uo
x
y
Kxy
N
乘法器鉴相
2
c os)(c os)c os (
2
2
0
cmsm
cccmcsmo
UKUttdUtUKu
特点：信号受调相信号和参考信号幅值的影响
调频式测量电路
调相原理与方法
乘法器鉴相电路测控电路及装置
2009-7-29 77
用开关式相敏检波电路鉴相
用相加式相敏检波电路检相
调频式测量电路
调相原理与方法
相敏检波鉴相电路测控电路及装置
2009-7-29 78
c)
CP
Us
计数器锁存器延时时钟脉冲
DG2
Uo
锁存指令清零
Uc
DG1
=1 & N
d)
-2? -? 0
N,uo
2?
a)
UC
US
DG1
=1
Uo
b)
Uc
Us
O
O? t
uo
t
Uo t
O
B
异或门鉴相
调频式测量电路
调相原理与方法
相位－脉宽变换鉴相电路测控电路及装置
2009-7-29 79
RS触发器 鉴相
a)
Q
Q
S
R
Uc
Us
c)
N,uo
φ0 π 2π
2
1
t
t
t
t
b)
O
O
BQ
Us
Uc
uo
O
Uc
Us
O
O? t
测控电路及装置
2009-7-29 80
脉冲采样式鉴相
uo单稳锯齿波 采样保 持 滤波器Uc′ ujUc
Us′
u
′
e)tO
a)
b)
c)
d)
U’c
O t
tO
U’s
tO
uj
tO
u’
uo
测控电路及装置
2009-7-29 81
RS触发器鉴相精度最高，线性好，对 Us和 Uc的占空比没有要求。鉴相范围接近 2?。
相敏检波器或乘法器鉴相原理上有非线性，信号幅值影响鉴相误差。
脉冲采样鉴相锯齿波的非线性影响鉴相误差。 鉴相范围接近 2?。
异或门鉴相中占空比影响鉴相误差。 鉴相范围为 0--?。
通过相位 — 脉宽变换鉴相时门电路的动作时间与时钟脉冲频率误差对精度有影响，但一般误差较小。
小结测控电路及装置
2009-7-29 82
脉冲调制式测量电路
原理与方法
数学原理
mxbB
U
a) 调制信号
b) 脉冲调宽信号
t
xOx
T
B
tO
测控电路及装置
2009-7-29 83
1
2
4
3
5 6 7 9 10 118
M
θ
用激光扫描的方法测量工件直径
脉冲调制式测量电路
原理与方法
传感器调测控电路及装置
2009-7-29 84
R2
R3
VD1R2
R4
VD2RP
C
uC
uo
VS
R3
∞
-
+ +N
R1
R2,R3为差动电阻传感器的两臂,R2+R3为一常量，输出信号的频率不变，而占空比随 R2,R3的值而变化。
脉冲调制式测量电路
原理与方法
电阻变化调制测控电路及装置
2009-7-29 85
uC
u–
R3R4
C R
2
R
R1
ux
VS
uou
+
∞
-
+
+N
34
34
RR
RuRuu xo
脉冲调制式测量电路
原理与方法
电压调制测控电路及装置
2009-7-29 86
脉冲调制式测量电路
原理与方法
解调
低通滤波
脉宽测量测控电路及装置
2009-7-29 87
脉冲调制测量电路应用举例 （电容测量电路）
∞
-
+
+
N2
∞
-
+
+
N1 S
R
∞
-
+
+
N3
uo
R2
R1
VD1
VD2
DF
V1 V2
V3 V4
-6V
+12V
Uc C1
C2
Q
Q
测控电路及装置
2009-7-29 88
作业
3.1,3.11,3.15,3.16
3.22,3.28
2009-7-29 1
第三章 信号调制解调电路内容,
调幅式测量电路 ★
调频式测量电路 ★
调相式测量电路
脉冲调制式测量电路 ★
测控电路及装置
2009-7-29 2
调制 就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。
调幅式测量电路
原理与方法什么是调制？？
测控电路及装置
2009-7-29 3
在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。
什么是解调？
调幅式测量电路
原理与方法测控电路及装置
2009-7-29 4
调幅式测量电路
原理与方法用途
区别信号和噪声
滤波
多路复用种类
调幅
调频
调相
脉宽调制角度调制 频率变换电路测控电路及装置
2009-7-29 5
调幅式测量电路
原理与方法概念
调制信号
载波信号
已调信号测控电路及装置
2009-7-29 6
表达式：
调幅式测量电路
原理与方法调制度—
载波信号幅值—
载波信号频率—
m
U
tmxUu
m
c
cms
c o s)(
测控电路及装置
2009-7-29 7
表达式：
调幅式测量电路
原理与方法
双边带调幅
t
mX
t
mX
tU
ttmXtU
ttmXUu
c
m
c
m
cm
cmcm
cmms
)-(c o s
2
)(c o s
2
c o s
c o sc o sc o s
c o s)c o s(
ttU cxm?c o sc o s?
测控电路及装置
2009-7-29 8
t
x
O
tO
uc
us
a)调制信号
b)载波信号
O t c)双边带调幅信号测控电路及装置
2009-7-29 9
在测控系统中被测信号的变化频率为 0~100Hz,应怎样选取载波信号的频率？ 应怎样选取调幅信号放大器的通频带？ 信号解调后,怎样选取滤波器的通频带？
为了正确进行信号调制必须要求 ω c>>Ω,通常至少要求
ω c>10Ω 。 这样,解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开,检出调制信号 。 若被测信号的变化频率为 0～
100Hz,则载波信号的频率 ω c>1000 Hz。 调幅信号放大器的通频带应为 900 ～ 1100 Hz。 信号解调后,滤波器的通频带应 >100 Hz,即让 0 ～ 100Hz的信号顺利通过,而将 900 Hz
以上的信号抑制,可选通频带为 200 Hz。
测控电路及装置
2009-7-29 10
调幅式测量电路
原理与方法调制种类
传感器调制
交流供电
机械或光学
电路调制
乘法器
开关电路
加法电路提高测量信号抗干扰能力测控电路及装置
2009-7-29 11
特点,电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器 。
R1 F
R4R2
R3
R1 R2
Uo
U
R3R4
应变式传感器输出信号的调制
调幅式测量电路
原理与方法
交流电供电调制
)(4 4321 RRRRRRRRUU o
测控电路及装置
2009-7-29 12
Ψθ θ
1
2
3
4 5 6 7
调幅式测量电路
原理与方法
机械或光学调制测控电路及装置
2009-7-29 13
a)原理图
uc
ux
uo
x
y
Kxy
b) 实用电路
-8V
47kΩ
0.1μF1kΩ
0.1μF
51Ω
750Ω
14
10
1
6
1kΩ
38
MC1496
1kΩ
3.3kΩ 3.3kΩ
750Ω
1kΩ 680kΩ20μF
20μF
uc
1kΩ
0.1μF
2
12
54
uou
x
+12V?调幅式测量电路
原理与方法
电路调制
乘法器常用乘法芯片,MC1496,AD534 返回测控电路及装置
2009-7-29 14
ux uo
Uc
V2
V1
Uc
uo
tO
Uc
O t
tO
ux
调幅式测量电路
原理与方法
电路调制
开关电路
tttK ccc 3c o s3 2c o s221)(
方波载波：
测控电路及装置
2009-7-29 15
T1 +
ux
-
+
ux
-
+ uc -
VD1 i1
VD2 i2载波信号
T3
T2 RLi
+
uo
_
RP
调制信号
调幅式测量电路
原理与方法
电路调制
信号相加本质：开关电路调制
rtKuui
rtKuui
cxc
cxc
/)()(
/)()(
2
1
/)(2)( 33213 变压器的电压比nrtKuniini cx
测控电路及装置
2009-7-29 16
调幅式测量电路
包络检波电路解调或检波 — 从已调信号中检出调制信号的过程原理：包络线与调幅信号对象：调幅信号
us uo'
O Ot t
a) b)
测控电路及装置
2009-7-29 17
VD
RL C2
T
i
+
us
_
+
uo
_
非线性器件低通滤波器
C1
a) 二极管检波电路
调幅式测量电路
包络检波电路
二极管包络检波测控电路及装置
2009-7-29 18
a)二极管检波
ii
θ
Usm
ω ct
ω ctu
uo
0 u
s=usmcosω ct
0
π
imax
π /20
uo
0 t
峰值检波：
充电时间常数 (小 ),rd c2
放电时间常数 (大 ),RLC2
导通角小特点,元件的非线性，信号失真，误差大 !!!!
测控电路及装置
2009-7-29 19
原因
二极管 VD和晶体管 V的死区电压目的
提高检波精度，常需采用 精密检波电路,它又称为线性检波电路 。
调幅式测量电路
包络检波电路
精密检波电路测控电路及装置
2009-7-29 20
方法 (半波 )：
调幅式测量电路
包络检波电路
精密检波电路
su
)( 正半周sku
)( 0 负半周
su
)(负半周sku
)( 0 正半周方法 (全波 )：
|| ss uku?
测控电路及装置
2009-7-29 21
+
us
–
半波整流器 低通滤波器
+
u?s
–
ii
C
R4
uo
R1
R?2
R2
R3
VD1
VD2
+ u –
i
∞-
+
+
N1
∞-
+
+
N2+
–uA
+
–u?A
A
调幅式测量电路
包络检波电路
半波检波测控电路及装置
2009-7-29 22
+
us
–
半波整流器 低通滤波器
+
u?s
–
ii
C
R4
uo
R1
R?2
R2
R3
VD1
VD2
+ u –
i
∞
-
+
+N
1
∞
-
+
+N
2
R’3
+
–uA
+
–u?A
A O t
uA
O t
uo
O t
us
线性全波检波电路
调幅式测量电路
包络检波电路
全波检波测控电路及装置
2009-7-29 23
uo
R4VD1
VD2
R2 R5
VD3
VD4R
3
us
R1 ∞
-
+ +N1
∞-
+ +N2
线性全波检波电路之二
调幅式测量电路
包络检波电路
全波检波测控电路及装置
2009-7-29 24
us
uouA
VD2
VD1
R1 R
3
R4
∞-
+ +N1
R2
∞
-
+ +N2
a) 电路图
uo=usus>0 us
R2
R1 R
3
R4
us
∞
-
+ +N1
∞-
+ +N2
b）正输入等效电路
uo=-usu
s<0
uA
R2
R1 R
3
R4
us
∞
-
+ +N1
∞
-
+ +N2
c) 负输入等效电路高输入阻抗线性全波整流电路测控电路及装置
2009-7-29 25
调幅式测量电路
相敏检波电路
全波检波目的：
鉴别调制信号相位
鉴别调制信号频率特点：
需要调幅信号同频的信号作为参考信号同步检波电路测控电路及装置
2009-7-29 26
])2c o s ()2[ c o s (
4
1
c o s
2
1
2c o sc o s
2
1
c o s
2
1
c o sc o sc o s
c o sc o s
ccxm
cxmxmc
2
cso
cs
ttUtU
ttUtUttUtuu
ttUu
xm
xm
ΩΩΩ
ΩΩΩ
Ω
xm
相敏检波数学原理,
双边带调幅信号
调幅式测量电路
相敏检波电路
数学原理测控电路及装置
2009-7-29 27
与包络检波电路在 功能 与 电路构成 上最主要的区别
相鉴别调制信号相位
具有选频的能力，从而提高抗干扰能力。
从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率 。
调幅式测量电路
相敏检波电路
数学原理测控电路及装置
2009-7-29 28
与调幅电路在结构上有哪些相似之处？它们又有哪些区别？
将调制信号 ux乘以幅值为 1的载波信号就可以得到双边带调幅信号 us，
将双边带调幅信号 us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号 ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。
二者主要区别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 。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。
测控电路及装置
2009-7-29 29
uc
us
uo
x
y
Kxy
N 0.1μF
47kΩ
0.1μF
1kΩ
0.1μF
51Ω
910Ω
-8V
14
10
1
6
1kΩ
38
MC1496
1kΩ
3.3kΩ 3.3kΩ
910Ω 1kΩ 6.8kΩ
0.1μF
uc
1kΩ
0.01μF
+12V
2
12
54
uo
∞
-
+ +N
20kΩ
20kΩ
10kΩ
10kΩ
200kΩ
R
C
RC 0.01μF
200kΩF007
us
调幅式测量电路
相敏检波电路
相乘式调幅测控电路及装置
2009-7-29 30
t
uo
O
uo
O t
uc
O t
us
O t
ux
O t
ˊ
us uo
Uc
V2
V1
Uc
调幅式测量电路
相敏检波电路
开关式测控电路及装置
2009-7-29 31
uo
us
Uc
R
V
R
R
∞-
+ +N
a)
uo
us R
2 R3R1
R6
R4 R
5V1Uc
V2
∞-
+ +N
Uc
b)U
c
O t
us
O t
uo
O t
c)
Uc
O t
uo
O t
us
O t
d)
10
1)RR/(R,1
2/RRRRRR
326
654321
AU
AU
c
c
时，
时
＝若测控电路及装置
2009-7-29 32
ca
us
T1 C1VD1
VD2 C2
R1
R2
RP u
o
T2
us
1
+
–
e
d
b
us
2
+
uc+ –
–
a.相加式半波相敏检波电路
T1 +
ux
-
+
ux
-
+ uc -
VD1 i1
VD2 i2载波信号
T3
T2 RLi3
+
uo
_
RP
调制信号
b.相加式调幅电路
调幅式测量电路
相敏检波电路
相加式测控电路及装置
2009-7-29 33
输出电压：
)( 21 ssoceo uukuu
调整电位器 RP)(
)(
2
'
'
222
'
22
1
'
'
111
'
11
sced
sccd
uu
RRr
RR
u
uu
RRr
RR
u
okRRr
RR
RRr
RR?
'
222
'
22
'
111
'
11
在不接电容 C1和 C2的情况下,cd,ed 的压降测控电路及装置
2009-7-29 34
uc2
uc1
C0
us
C1
R4R1
VD3VD2
VD1
R3R2R5
RP
VD4
P
uc
T
I4
I3
R4VD4
+
–
+–
VD3
+_
uc1
uc2
us
R3
–
C0
+uc
T
RP
R1VD1
+
–+
–
VD2
+ _
i1
i2
uc1
uc2
us
C1
R2
R5P–
C0
+uc
T
相加式半波相敏检波测控电路及装置
2009-7-29 35
电路方程：
条件：
))(()(
))(()(
5212222
5211111
Asc
Asc
rRiiRriuu
rRiiRriuu
22
2
11
1
Rr
u
Rr
u cc
s
A
u
rRRrRrRrRr
RrRriii
))(())((
)(
522112211
2211
21
选配电阻 R1和 R2，使 Us＝ 0时,i1=i2,输出为零，此时有电流表电流测控电路及装置
2009-7-29 36
由 R5上的输出电压,
s
A
o urRRrRrRrRr
RRrRru
))(())((
)(
522112211
52211
测控电路及装置
2009-7-29 37
目的,减小纹波系数，提高灵敏度
uc2
uc1
C
R5 P
R4R1
VD3VD2
VD1
R3R2
VD4
us
T
uo
us1 us2
+
–
+
+ +–
–
–
T2
uc
相加式全波相敏检波测控电路及装置
2009-7-29 38
uc
VD4
T1
R4
+–
+
VD3 _
I4
i3
uc1
uc2
+ uoC
R3
T2
P
–
us2+
R5
_i4-i3
us
VD1
T2
R1
+
+
–
VD2 _
i1
i2
uc1
uc2
+ uoC
R2
P
–
us1+
us
T1
i2-i1
R5
_
uc
测控电路及装置
2009-7-29 39
电路方程：
结论：输出电压只与 Us0有关，而与 Uc无关，并且在两个半周期，流经电表的电流方向相同。
))(()(
))(()(
51222212
51211111
Asc
Asc
rRiiRriuu
rRiiRriuu
条件：
22
2
11
1
Rr
u
Rr
u cc
选配电阻 R1和 R2，使 Us1＝ 0时,i1=i2,输出为零，此时有测控电路及装置
2009-7-29 40
1
522112211
2211
21 ))(())((
)(
s
A
u
rRRrRrRrRr
RrRriii
电流表电流,
1
522112211
52211
))(())((
))((
s
A
A
o urRRrRrRrRr
rRRrRru
输出电压,
测控电路及装置
2009-7-29 41
C
R4
uo
R1
R’2
R2
R3
Uc
∞
-
+ +N1
∞
-
+ +N2
R’3V
1
V2
uA
Uc
us
特点：可以减小由于开关器件不理想而带来的误差。
调幅式测量电路
相敏检波电路
精密整流型测控电路及装置
2009-7-29 42
t
t
uot
t
t
tt
t
R2R
1C
V
us
uoU
c′
∞
-
+ +NUc Ds
A
uA,uo
us
O
O
uA
Uc′
O
Uc
O
uA,uo
us
O
O
uA uo
Uc
O
Uc′
O
A点电位：
特点：没有实现输入信号与载波信号的相乘，不能用于信号的调制。而且抗干扰能力较差，不如相敏检波。
s insmsA Uuu
调幅式测量电路
相敏检波电路
脉冲钳位式测控电路及装置
2009-7-29 43
滤除载波的数学表达式：
信号中的高次谐波：
2
)()
2
2c o s1
(
2
1
)(c o s
2
1
)(c o s
2
1
2
0
22
0
2
0
x
c
c
x
ccxccso
u
td
t
u
ttduttduu
0)()1c o s ()1c o s (
4
1
)(c o sc o s
2
1
2
0
2
0
tdtntnu
ttdtnuu
cccn
cccno
条件,n>1
调幅式测量电路
相敏检波电路
选频与鉴相测控电路及装置
2009-7-29 44
在实际应用中，多数采用方波作为载波信号：
)()3co s (
3
1
)1co s (
1
2
1
)(]3co s
3
2
co s
2
2
1
[co s
2
1
2
0
2
0
tdtntnu
tdtttnuu
cccn
ccccno
结果：
n为偶数时，输出为 0，抑制了偶次谐波
n为奇数时，输出不为 0，但传递系数随谐波增高而衰减测控电路及装置
2009-7-29 45
输入信号角频率与载波信号角频率无倍数关系时：
)()c o s ()c o s (
4
)(c o sc o s
2
1
2
0
2
0
tdtt
u
ttdtuu
ccscs
sm
ccssmo
结论：
值越小。正负抵消的越多，积分的差值越大，积分式中和、当 cscs1
。积分值近似为积分式中大部分抵消，
接近于变化整个周期，与周期内的整数倍时，在而不等于接近、当
0
)c o s ()c o s (
212
cscs
cs
测控电路及装置
2009-7-29 46
结论,相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。
以参考信号为基波，所有 偶次谐波 在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑制偶次谐波的功能。
对于 n=1,3,5等各 奇次谐波,输出信号的幅值相应衰减为基波的 1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用 。
测控电路及装置
2009-7-29 47
当输入信号与参考信号同频但有一定相位差时，输出信号的大小与相位差有确定的函数关系，可以根据输出信号的大小确定相位差的值，这一特性称为鉴相特性。
c o s
2
)(c o s)c o s (
2
1 2
0
sm
ccssmo
u
ttdtuu
调幅式测量电路
相敏检波电路
鉴相特性测控电路及装置
2009-7-29 48
a) b) c) d)
Uc
tO
+
–
us
tO –
+
uo
tO
+ +
Uc
tO
+
–
Uc
tO
+
–
Uc
tO
+
–
us
tO –
+
us
tO –
+
us
tO –
++
tO –
++
–
uo uo
tO –
+ + –
uo
tO – –
相敏检波电路的鉴相特性测控电路及装置
2009-7-29 49
相敏检波电路的应用振荡器 +15V
传感器
uoV
C
T 1
2
3
4
5
7
6
相敏检波电路
RP4
-15V
Rt放大器
R1 R2 R3 R4
量程切换电路
RP1
RP3
RP2
∞-
+
+
N
+
+15V
RP5
P
调幅式电感测微仪电路测控电路及装置
2009-7-29 50
t
x
t O
tOt
x
Φ,u
O
O
Φ,u
x
2
1
a) b) c)
对称判别电路测控电路及装置
2009-7-29 51
小结
包络检波
适用范围,单极性的调制信号
0?ss uku
ou
00?su
半波
ou
0?ss uku
0 ss uku
全波测控电路及装置
2009-7-29 52
相敏检波
适用范围,调幅信号
ou
0?cs uku
00?cu
半波
ou
0?cs uku
0 cs uku
全波
t
uo
O
uo
O t
uc
O t
us
O t
ux
O t
ˊ
测控电路及装置
2009-7-29 53
仿真实验：包络检波仿真软件,Multisim 7
原理图测控电路及装置
2009-7-29 54
调制信号载波信号已调信号测控电路及装置
2009-7-29 55
包络检波后的信号滤波后的信号测控电路及装置
2009-7-29 56
仿真实验原理图测控电路及装置
2009-7-29 57
调制信号载波信号已调信号测控电路及装置
2009-7-29 58
检波后信号滤波后信号测控电路及装置
2009-7-29 59
tmxUu cms )c o s (
调频式测量电路
调频原理与方法
数学原理特点：用调制信号 x去控制载波信号的频率
x
tO
O t
us
a) 调制信号
b) 调频信号调频信号的波形测控电路及装置
2009-7-29 60
调频式测量电路
调频原理与方法
调频方式
传感器调制
振弦式传感器
多普勒效应
电路调制
振荡器
压频转换器测控电路及装置
2009-7-29 61
4
2
1
T
N S
3
测力或压力的振弦式传感器
调频式测量电路
调频原理与方法
传感器调制测控电路及装置
2009-7-29 62
L
CT
C1
C2
+Ec
ff0
0
调频式测量电路
调频原理与方法
电路调制方式调制方式：改变 LC振荡器中参数 L或 C
测控电路及装置
2009-7-29 63
uo
∞
-
+ +NC R3
10k? 5k?
10k?
R1
R RP
R4
VS
15k?
30k?
10k?
R2
+FUr
u uo uc
+Ur
-Ur
-FUr
O t
T2
T1
T0
a) b)
CRR p )(?振荡周期：
调频式测量电路
调频原理与方法
电路调制方式测控电路及装置
2009-7-29 64
调频式测量电路
调频原理与方法
鉴频电路原理：解调
微分鉴频
窄脉冲鉴频
斜率鉴频
数字式频率计
差频法测控电路及装置
2009-7-29 65
tmxUu cms )c os (
tmxmxUdtdu ccms )s i n ()(
调频式测量电路
调频原理与方法
鉴频电路特点：灵敏度较低，已经很少使用
C1
uous V
D V
RL C2 +
Ec
-
ie ic
微分网络包络检波
C1
us ud+ r ++
-
-
-
微分鉴频数学原理：
测控电路及装置
2009-7-29 66
窄脉冲鉴频电路
uo
Oc)
us
t
t
t
O
O
τ
b)
a)
Usˊ
uo
放大与电平鉴别器单稳态触发器低通滤波器us Us Usˊ
条件：
mm mxf c?
21
测控电路及装置
2009-7-29 67
斜率鉴频
us
+
–
us1
us2
fo1
fo2
RL
RL
uo1
uo2 uo
VD
2
VD1T
C1
C2
c)
d)
e)
f)
us U
sm
us1
us2
uo
o
o
o
o
t
t
t
t
uo1
uo2
uo
回路 2 回路 1
fo2 fo1
fo?fo
fc
o
f=fc+?fmsinΩ t
fc
fm
调频波瞬时频率变化
Ω t
f
f
测控电路及装置
2009-7-29 68
数字式频率计
Cp
us U
U′ 计数器 锁存器清零DG
&S
R
Q
DZ DS
测量频率两种方法：
测量一段时间内周期数
时钟插补原因,某些测控系统中，并不一定要恢复原调制信号，只要能把代表被测量的信息要检出即可。
测控电路及装置
2009-7-29 69
调频式测量电路
调相原理与方法
数学原理
dt
dxm
dt
mxtd
mxtUu
c
c
cms
＝ 瞬时频率
调相
)(
)co s (
mxdt tmxd
tmxUu
c
c
cms
])[(
)co s (
＝瞬时频率调频特点：调相与调频的相似性角度调制测控电路及装置
2009-7-29 70
a)
b)
c)
t
x
O
t
t
uc
us
O
O
调相信号波形测控电路及装置
2009-7-29 71
1
3
2
4
5M
扭矩测量
调频式测量电路
调相原理与方法
传感器调制测控电路及装置
2009-7-29 72
X
Y
2
1
a)
a
a
b
W
B
1 2
VP1
VPn
Y
O?
b)
N
S1
S2
Sn
VP1
VP2
VP3
VPn
莫尔条纹信号的调制
)2c o s ( 0 WtUu xms
输出信号：
测控电路及装置
2009-7-29 73
∞-
+ +N2
∞-
+ +N1
R
R1
R1
C
Us
U
2
U
2
U2-
特点：变压器制作麻烦，体积较大，可用运算放大器代替变压器
调频式测量电路
调相原理与方法
电路调制
o
UR UCUs
U
UC
UR
U
T
R
C
Us
调相电桥测控电路及装置
2009-7-29 74
U0
门限检测电路脉冲发生器载波频率锯齿波发生器 输出调相脉冲
uj
ux
+ a)Uc us
us
O
t
t
O
uj
tO
uj=kΨ
ux+uj
tO u
x
b)
d)
c)
e)
Uc
U0
脉冲式调相测控电路及装置
2009-7-29 75
调频式测量电路
调相原理与方法
鉴相电路
鉴相就是从调相信号中将反映被测量变化的调制信号检出来，实现调相信号的解调，又称为 相位检波 。
乘法器鉴相
相敏检波鉴相
相位－脉宽变相鉴相
脉冲采样式鉴相测控电路及装置
2009-7-29 76
uc
us
uo
x
y
Kxy
N
乘法器鉴相
2
c os)(c os)c os (
2
2
0
cmsm
cccmcsmo
UKUttdUtUKu
特点：信号受调相信号和参考信号幅值的影响
调频式测量电路
调相原理与方法
乘法器鉴相电路测控电路及装置
2009-7-29 77
用开关式相敏检波电路鉴相
用相加式相敏检波电路检相
调频式测量电路
调相原理与方法
相敏检波鉴相电路测控电路及装置
2009-7-29 78
c)
CP
Us
计数器锁存器延时时钟脉冲
DG2
Uo
锁存指令清零
Uc
DG1
=1 & N
d)
-2? -? 0
N,uo
2?
a)
UC
US
DG1
=1
Uo
b)
Uc
Us
O
O? t
uo
t
Uo t
O
B
异或门鉴相
调频式测量电路
调相原理与方法
相位－脉宽变换鉴相电路测控电路及装置
2009-7-29 79
RS触发器 鉴相
a)
Q
Q
S
R
Uc
Us
c)
N,uo
φ0 π 2π
2
1
t
t
t
t
b)
O
O
BQ
Us
Uc
uo
O
Uc
Us
O
O? t
测控电路及装置
2009-7-29 80
脉冲采样式鉴相
uo单稳锯齿波 采样保 持 滤波器Uc′ ujUc
Us′
u
′
e)tO
a)
b)
c)
d)
U’c
O t
tO
U’s
tO
uj
tO
u’
uo
测控电路及装置
2009-7-29 81
RS触发器鉴相精度最高，线性好，对 Us和 Uc的占空比没有要求。鉴相范围接近 2?。
相敏检波器或乘法器鉴相原理上有非线性，信号幅值影响鉴相误差。
脉冲采样鉴相锯齿波的非线性影响鉴相误差。 鉴相范围接近 2?。
异或门鉴相中占空比影响鉴相误差。 鉴相范围为 0--?。
通过相位 — 脉宽变换鉴相时门电路的动作时间与时钟脉冲频率误差对精度有影响，但一般误差较小。
小结测控电路及装置
2009-7-29 82
脉冲调制式测量电路
原理与方法
数学原理
mxbB
U
a) 调制信号
b) 脉冲调宽信号
t
xOx
T
B
tO
测控电路及装置
2009-7-29 83
1
2
4
3
5 6 7 9 10 118
M
θ
用激光扫描的方法测量工件直径
脉冲调制式测量电路
原理与方法
传感器调测控电路及装置
2009-7-29 84
R2
R3
VD1R2
R4
VD2RP
C
uC
uo
VS
R3
∞
-
+ +N
R1
R2,R3为差动电阻传感器的两臂,R2+R3为一常量，输出信号的频率不变，而占空比随 R2,R3的值而变化。
脉冲调制式测量电路
原理与方法
电阻变化调制测控电路及装置
2009-7-29 85
uC
u–
R3R4
C R
2
R
R1
ux
VS
uou
+
∞
-
+
+N
34
34
RR
RuRuu xo
脉冲调制式测量电路
原理与方法
电压调制测控电路及装置
2009-7-29 86
脉冲调制式测量电路
原理与方法
解调
低通滤波
脉宽测量测控电路及装置
2009-7-29 87
脉冲调制测量电路应用举例 （电容测量电路）
∞
-
+
+
N2
∞
-
+
+
N1 S
R
∞
-
+
+
N3
uo
R2
R1
VD1
VD2
DF
V1 V2
V3 V4
-6V
+12V
Uc C1
C2
Q
Q
测控电路及装置
2009-7-29 88
作业
3.1,3.11,3.15,3.16
3.22,3.28
