第3章信號調(diào)制解調(diào)電路

第3章信號調(diào)制解調(diào)電路

作用：傳感器輸出的信號一般很微弱，而且含有各種噪聲。為了將測量信號從含有噪聲的信號中分離出來，便于放大與遠距離傳輸。■3.1調(diào)幅式測量電路★■3.2調(diào)頻式測量電路★■3.3調(diào)相式測量電路電路■3.4脈沖調(diào)寬制式測量電路★■什么是信號調(diào)制？

調(diào)制就是用一個信號(稱為調(diào)制信號)去控制另一個做為載體的信號(稱為載波信號)，讓后者的某一特征參數(shù)(幅值、頻率、相位、脈沖寬度)按前者變化。

■什么是信號解調(diào)？在將測量信號調(diào)制，并將它和噪聲分離、放大等處理后，還要從已經(jīng)調(diào)制的信號中提取反映被測量值的測量信號，這一過程稱為解調(diào)。

第3章信號調(diào)制解調(diào)電路3.1調(diào)幅式測量電路3.1.1調(diào)幅原理與方法3.1.1.1調(diào)幅信號的表達式線性調(diào)幅信號的一般表達式可寫為：■什么是調(diào)幅？寫出調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達式，畫出波形。

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。調(diào)制信號載波信號線性調(diào)幅信號線性調(diào)幅信號的波形：設(shè)調(diào)制信號

，且（一般）

載波信號上邊頻信號下邊頻信號

載波信號中不含調(diào)制信號x的信息，因此可取Um0=0、

m=1，只保留兩個邊頻信號。這種調(diào)制稱為雙邊帶調(diào)幅，可采用乘法器實現(xiàn)。雙邊帶調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達式為：

3.1.1.1調(diào)幅信號的表達式■何謂雙邊帶調(diào)幅？寫出其數(shù)學(xué)表達式，并畫出波形。當(dāng)x>0時，us與

uc同頻同相；雙邊帶調(diào)幅信號txotucusoto當(dāng)x<0時，us與

uc同頻反相。雙邊帶調(diào)幅信號的波形：為了正確進行信號調(diào)制必須要求，通常至少要求。這樣，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。若被測信號的變化頻率為0~100Hz，則載波信號的頻率fc>1000Hz。調(diào)幅信號放大器的通頻帶應(yīng)為900~1100Hz。信號解調(diào)后，低通濾波器的上截止頻率應(yīng)大于100Hz，即讓0~100Hz的信號順利通過，而將900Hz以上的信號抑制，可選通頻帶為0~200Hz。

在測控系統(tǒng)中被測信號的變化頻率為0~100Hz，應(yīng)怎樣選取載波信號的頻率？應(yīng)怎樣選取調(diào)幅信號放大器的通頻帶？信號解調(diào)后，怎樣選取低通濾波器的通頻帶？3.1.1.1調(diào)幅信號的表達式3.1.1調(diào)幅原理與方法3.1.1.2傳感器調(diào)幅1.通過交流電橋(交流供電)實現(xiàn)調(diào)幅把電阻、電容和電感式傳感器接入交流電橋?qū)崿F(xiàn)調(diào)幅。R1FR4R2

R3R1R2uouR3R4■為什么在測控系統(tǒng)中常常在傳感器中進行信號調(diào)制？為了提高測量信號抗干擾能力，常要求從信號一形成就已經(jīng)是已調(diào)信號，因此常常在傳感器中進行調(diào)制。2.用機械或光學(xué)的方法實現(xiàn)調(diào)幅Ψθθ激光器光欄調(diào)制盤被測工件濾光片光欄光電元件激光器發(fā)出的光通過光欄、調(diào)制盤照射在被測件上，由于工件表面粗糙度不同，光電元件接收的光能量不同，由鏡面反射方向與光電器件接收的光能量之比來測量表面粗糙度。1.乘法器調(diào)幅3.1.1.3電路調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅ucuxuoxyKxya)原理圖

-8V0.1μF0.1μF14

10

1638MC149620μF20μFuc0.1μF21254uoux+12Vb)實用電路1k1k1k1k1k3.3k3.3k5175075047k680k

uoto

Ucotto

ux3.1.1.3電路調(diào)幅*

2.開關(guān)電路調(diào)幅V1V2——N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管，低電平為0夾斷。當(dāng)Uc為高電平“1”時，V1導(dǎo)通，V2夾斷，uo=ux

；當(dāng)Uc為低電平“0”時，V1夾斷，V2導(dǎo)通，uo=0。V1uxuoUcV2Uc將歸一化方波余弦載波信號(0,1)按傅里葉級數(shù)展開：低頻高頻雙邊帶調(diào)幅帶通濾波后：——雙邊帶調(diào)幅2.開關(guān)電路調(diào)幅3.1.1.3電路調(diào)幅3.信號相加調(diào)幅T1+

ux

-+

ux

-+

uc

-VD1i1VD2i2載波信號T3T2RLi3+uo_RP調(diào)制信號設(shè)，，且Ucm>>Uxm，當(dāng)uc<0時，，二極管截止。調(diào)RP使uc在T3中抵消。由uc控制二極管，當(dāng)uc>0時，，二極管導(dǎo)通；3.信號相加調(diào)幅電路形式為相加，而實質(zhì)還是用uc控制二極管開關(guān)實現(xiàn)相乘。T1+

ux

-+

ux

-+

uc

-VD1i1VD2i2載波信號T3T2RLi3+uo_RP調(diào)制信號■什么是包絡(luò)檢波？檢出線性調(diào)幅信號的包絡(luò)線。3.1調(diào)幅式測量電路3.1.2包絡(luò)檢波電路——線性調(diào)幅信號的解調(diào)usotuoot■如何實現(xiàn)包絡(luò)檢波？采用單向?qū)щ娖骷厝フ{(diào)幅信號中下半部(或上半部)的波形，即可獲得半波檢波信號，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻信號，就可檢出調(diào)制信號，實現(xiàn)解調(diào)。包絡(luò)檢波實際上就是建立在整流原理的基礎(chǔ)上。3.1.2.1二極管與晶體管包絡(luò)檢波C1與T的一次側(cè)構(gòu)成諧振回路輸入——濾除雜散信號；VD——單向?qū)щ娖骷?，半波檢波，截去us的下半部波形；V

——單向?qū)щ娖骷氩z波，截去us的上半部波形；RLC2——低通濾波器，。C1VRLC2Tic非線性器件Ecb)晶體管檢波電路+u's_+uo_低通濾波器VDRLC2Ti+u's_+uo_非線性器件

低通濾波器C1a)二極管檢波電路■為什么要采用精密檢波電路？二極管VD和晶體管V都有一定死區(qū)電壓，即二極管的正向壓降、晶體管的發(fā)射結(jié)電壓超過一定值時才導(dǎo)通，它們的特性也是一條曲線(即非線性器件)。二極管VD和晶體管V的特性偏離理想特性會給檢波帶來誤差。為了提高檢波精度，常需采用精密檢波電路，它又稱為線性檢波電路。*

3.1.2.2精密檢波電路3.1.2包絡(luò)檢波電路3.1.2.2精密檢波電路1.半波精密檢波電路與VD1——防止us為正半周時，因VD2斷開而使運放處于開環(huán)狀態(tài)，由此可造成運放飽和。+

us–

半波整流器低通濾波器i1CR4uoR1R2R3VD1VD2i+–uAA–+∞-+N2+∞-+N1+此時，低頻時C開路，；高頻時C短路，uo=0——抑制高頻載波。當(dāng)us>0時，N1輸出，VD1通，VD2斷，，

；當(dāng)us<0時，N1輸出，VD1斷，VD2通，。+

us–

半波整流器低通濾波器i1CR4uoR1R2R3VD1VD2i+–uAA–+∞-+N2+∞-+N1+當(dāng)us>0時，，

；當(dāng)us<0時，，

。2.全波精密檢波電路之一+

us–

半波整流器低通濾波器i1CR4uoR1R2R3VD1VD2i+–uAA–+∞-+N2+∞-+N1+tuAtuootusoo當(dāng)us>0時，VD1VD4通，VD2VD3斷，N2跟隨器工作，

；當(dāng)us<0時，VD1VD4斷，VD2VD3通，N1工作，

。3.全波精密檢波電路之二uoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1∞-++N1∞-++N2tuootuso4.高輸入阻抗全波精密檢波電路R2usuAVD2VD1uoR1R3R4∞-++N1∞-++N2a)電路圖uo=-usus<0uAR2R1R3R4usc)負輸入等效電路∞-++N1∞-++N2R2uo=usus>0usR1R3R4us∞-++N1b)正輸入等效電路∞-++N2us>0時，VD1通，VD2斷，

；us<0時，VD1斷，VD2

通，

，

。3.1調(diào)幅式測量電路3.1.3相敏檢波電路——雙邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)3.1.3.1相敏檢波的功用和原理■什么是相敏檢波電路？具有鑒別調(diào)制信號相位(極性)和選頻能力的檢波電路?！鰹槭裁匆捎孟嗝魴z波？包絡(luò)檢波有兩個問題：一是解調(diào)過程主要是對調(diào)幅信號進行半波或全波整流，無法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號的相位。二是包絡(luò)檢波電路本身不具有區(qū)分不同載波頻率信號的能力。為了使檢波電路具有判別調(diào)制信號相位和頻率的能力，提高抗干擾能力，需要采用相敏檢波電路。功能區(qū)別：相敏檢波電路能夠鑒別調(diào)制信號相位，從而判別被測量變化的方向，同時相敏檢波電路還具有選頻的能力，提高測控系統(tǒng)的抗干擾能力。電路結(jié)構(gòu)區(qū)別：相敏檢波電路除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號外，還要輸入一個與調(diào)幅信號同頻同相(同頻反相)的參考信號(通常用高頻載波作為參考信號)。有了參考信號才能鑒別調(diào)制信號(被測信號)的相位(極性)和頻率。3.1.3.1相敏檢波的功用和原理■相敏檢波電路與包絡(luò)檢波電路在功能和電路構(gòu)成上的主要區(qū)別是什么？

將調(diào)制信號ux乘以幅值為1的載波信號就可以得到雙邊帶調(diào)幅信號us，將雙邊帶調(diào)幅信號us再乘以載波信號，經(jīng)低通濾波后就可以得到調(diào)制信號ux。這就是說相敏檢波電路在結(jié)構(gòu)上與雙邊帶調(diào)幅電路相似。二者主要區(qū)別是雙邊帶調(diào)幅電路實現(xiàn)低頻調(diào)制信號與高頻載波信號相乘，輸出為高頻調(diào)幅信號；而相敏檢波器實現(xiàn)高頻調(diào)幅信號與高頻載波信號相乘，經(jīng)低通濾波后輸出低頻解調(diào)信號。因此它們的輸入、輸出耦合回路與濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不同。3.1.3.1相敏檢波的功用和原理■相敏檢波電路與雙邊帶調(diào)幅調(diào)幅電路在構(gòu)成上有哪些相似之處？它們又有哪些區(qū)別？3.1.3.1相敏檢波的功用和原理設(shè)調(diào)制信號：載波信號：——單位載波雙邊帶調(diào)幅信號：則相敏檢波后信號：低通濾波后信號：由此可見，相敏檢波電路是由乘法器和低通濾波器組成。1.乘法器構(gòu)成的相敏檢波電路3.1.3相敏檢波電路3.1.3.2相乘式相敏檢波電路ucusuoxyKxya)原理圖

-8V0.1μF0.1μF51Ω14

10

1638MC14960.1μF0.1μFuc21254uous+12Vb)實用電路∞-++N0.01μF0.01μFF0071k1k1k3.3k3.3k1k1k200k20k20k10k200k10k6.8k91091047kRRCC2.開關(guān)式相敏檢波電路3.1.3.2相乘式相敏檢波電路tuoouootucotusotuxotˊusuoUcV2UcV1當(dāng)uc>0時，Uc=1，Uc=0，V1導(dǎo)通，V2截止，uo=us

；當(dāng)uc<0時，Uc=0，Uc=1，V1截止，V2導(dǎo)通，uo=0。*

2.開關(guān)式相敏檢波電路(全波檢波)V——N溝道結(jié)型場效應(yīng)管，低電平為負夾斷。當(dāng)Uc=“1”時，V導(dǎo)通，N同相輸入端接地，uo=-us

；uousUcRVRR∞-++N當(dāng)Uc=“0”時，V截止，us同時從N的同相輸入端和反相輸入端輸入，uo=us

。2.開關(guān)式相敏檢波電路(全波檢波)R6uousR2R3R1R4R5V1UcV2Uc∞-++N當(dāng)Uc=“1”時，V1導(dǎo)通，V2截止，N同相輸入端通過R4接地，us從反相端輸入，

；當(dāng)Uc=“0”時，V1截止，V2導(dǎo)通，N反相輸入端通過R3接地，us從同相端輸入，

。2.開關(guān)式相敏檢波電路(全波檢波時波形圖)Ucotusotuootus與Uc同相(ux>0)當(dāng)ux>0時，us與

Uc同頻同相；當(dāng)ux<0時，us與Uc同頻反相。us與Uc反相(ux<0)Ucotusotuoot3.1.3.3相加式相敏檢波電路當(dāng)u'c<0時，VD1VD2截止，uo=0；當(dāng)u'c>0時，VD1VD2導(dǎo)通，且Ucm>>Usm，低頻時C1C2開路，則調(diào)RP使causT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+u'c+––uc1.相加式半波相敏檢波電路之一2.相加式半波相敏檢波電路之二uc2uc1C0usC1R4R1VD3VD2VD1R3R2R5RPVD4AucTUcm>>Usm，低頻時C1開路，C0很大視為短路。當(dāng)ux>0時，us與uc同相，uc>0，us>0，VD1VD2導(dǎo)通，i1>i2，uo=(i1-i2)R5>0；當(dāng)ux<0時，us與uc反相，uc>0，us<0，VD1VD2導(dǎo)通，i1<i2，uo=(i1-i2)R5<0。正半周(uc>0)等效電路2.相加式半波相敏檢波電路之二R1VD1++–VD2+_i1i2uc1uc2usR2R5A–ucTi1-i2uoR1VD1++–VD2+_i1i2uc1uc2usR2R5A–ucTi1-i2uo當(dāng)ux>0時，us與uc同相，uc<0，us<0，VD3VD4導(dǎo)通，調(diào)RP使流過電表電流為零，uo=0；i4i3R4VD4VD3usR3ucRP+–i4-i3––++uc1uc2當(dāng)ux<0時，us與uc反相，uc<0，us>0，VD3VD4導(dǎo)通，調(diào)RP使流過電表電流為零，uo=0。i4i3R4VD4VD3usR3ucRP+–i4-i3––++uc1uc2負半周(uc<0)等效電路2.相加式半波相敏檢波電路之二3.相加式全波相敏檢波電路uc2uc1CR5AR4R1VD3VD2VD1R3R2VD4usT1uous1us2+–+++–––T2ucUcm>>Usm，低頻時C開路。3.相加式全波相敏檢波電路當(dāng)ux>0時，us與uc同相，uc>0，us>0，VD1VD2導(dǎo)通，i2>i1，uo=(i2-i1)R5>0；VD1T2R1++VD2_i1i2uc1uc2+uoR2A–us1+usT1i2-i1R5_uc–VD1T2R1++VD2_i1i2uc1uc2+uoR2A–us1+usT1i2-i1R5_uc–當(dāng)ux<0時，us與uc反相，uc>0，us<0，VD1VD2導(dǎo)通，i2<i1，uo=(i2-i1)R5<0。正半周(uc>0)等效電路3.相加式全波相敏檢波電路當(dāng)ux>0時，us與uc同相，uc<0，us<0，VD3VD4導(dǎo)通，i4>i3，uo=(i4-i3)R5>0

；當(dāng)ux<0時，us與uc反相，uc<0，us>0，VD3VD4導(dǎo)通，i4<i3，uo=(i4-i3)R5<0

。ucVD4T1R4+–+VD3_i4i3uc1uc2+uoR3T2A–us2+R5_i4-i3usucVD4T1R4+–+VD3_i4i3uc1uc2+uoR3T2A–us2+R5_i4-i3us負半周(uc<0)等效電路*

3.1.3.4精密整流型相敏檢波電路當(dāng)Uc=“1”時，V1截止，V2導(dǎo)通，，

；當(dāng)Uc=“0”時，V1導(dǎo)通，V2截止，，。UcUcus

CR4uoR1R2R3V1V2uA+

_∞-+N2+∞-+N1+3.1.3.5脈沖鉗位式相敏檢波電路當(dāng)時，V導(dǎo)通，A點接地，us對C充電的瞬時值為：當(dāng)時，V夾斷，C的放電回路時常數(shù)很大，保持充電電壓uc，A點電壓為：uoR2R1CVus+∞-+NUcDsA單穩(wěn)V——N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管，低電平為0夾斷。3.1.3.5脈沖鉗位式相敏檢波電路(波形圖)當(dāng)時，，uA全為負；當(dāng)時，，uA全為正。N為跟隨器，其后接低通濾波器輸出為uo。該電路不能用于調(diào)幅波的解調(diào)。ttttuA,uo

usooUcoouAuotttuousooUcotouAuA,uo

3.1.3.6相敏檢波電路的選頻和鑒相特性1.相敏檢波電路的選頻特性■什么是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特性。若us中含有高次諧波，由此產(chǎn)生的附加輸出為：相敏檢波電路由乘法器和低通濾波器組成，即——相敏檢波電路具有抑制各種高次諧波的能力。1.相敏檢波電路的選頻特性在實用的相敏檢波電路中，常采用方波信號作參考信號，所有偶次諧波在載波信號的一個周期內(nèi)平均輸出為零，即它有抑制偶次諧波的功能。對于n=1,3,5等各奇次諧波，輸出信號的幅值相應(yīng)衰減為基波的1/n，即信號的傳遞系數(shù)隨諧波次數(shù)增高而衰減，對高次諧波有一定抑制作用。1.相敏檢波電路的選頻特性(波形圖)n=1usustouoto++––++––Uctouoto–+++to+–tUco+–ustouoto+++–––++++––to+–Ucn=2n=32.相敏檢波電路的鑒相特性3.1.3.6相敏檢波電路的選頻和鑒相特性■什么是相敏檢波電路的鑒相特性？如果輸入信號us與參考信號uc(或Uc)是同頻信號，但有一定相位差，這時輸出電壓為：

輸出信號隨相位差的余弦而變化。由于在輸入信號與參考信號同頻但有一定相位差時，輸出信號的大小與相位差有確定的函數(shù)關(guān)系，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鑒相特性。2.相敏檢波電路的鑒相特性

——輸出信號仍隨相位差的余弦而變化。若用方波信號作參考信號，則2.相敏檢波電路的鑒相特性(波形圖)us與Uc同相Ucto+–uoto++usto–+usto–+Ucto+–uoto––us與Uc反相Ucto+–ust–++ot–++o–uous與Uc相位差90oUcto+–usto–+uoto–++–us與Uc相位差30o3.1.3.7相敏檢波電路的應(yīng)用1.用于調(diào)幅電路的解調(diào)振蕩器+15V傳感器uoVCT123456相敏檢波電路

RP4-15VRt放大器R1R2R3R4量程切換電路RP1RP3RP2∞-++N++15VRP5A7RP63.1.3.7相敏檢波電路的應(yīng)用2.對稱判斷電路：判斷光電顯微鏡是否瞄準(zhǔn)被測刻線Φ,uttxoob)瞄準(zhǔn)狀態(tài)txotoΦ,uc)瞄偏狀態(tài)x狹縫光欄刻線像a)工作原理光電元件當(dāng)刻線處于瞄準(zhǔn)狀態(tài)時，即刻線像對稱于狹縫，光電器件輸出的信號如圖b)，經(jīng)相敏檢波電路輸出為零；當(dāng)刻線處于非瞄準(zhǔn)狀態(tài)時，光電器件輸出信號如圖c)，經(jīng)相敏檢波電路輸出不為零。3.2調(diào)頻式測量電路3.2.1調(diào)頻原理與方法3.2.1.1調(diào)頻信號的表達式■什么是調(diào)頻？寫出調(diào)頻信號的數(shù)學(xué)表達式，畫出波形。

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)頻信號的一般表達式可寫為：調(diào)頻信號的波形：xtootus調(diào)制信號調(diào)頻信號tuco載波信號3.2.1調(diào)頻原理與方法3.2.1.2傳感器調(diào)頻支承磁鐵膜片張力TNS振弦測量力或壓力的振弦式傳感器振弦的固有頻率隨張力T變化，從而使感應(yīng)電勢的頻率發(fā)生變化。把電容或電感傳感器接入LC諧振回路，也可實現(xiàn)調(diào)頻。1.電容三點式LC振蕩器調(diào)頻電路3.2.1調(diào)頻原理與方法3.2.1.3電路調(diào)頻把電容或電感傳感器接入LC振蕩器中，實現(xiàn)調(diào)頻。LCTC1C2+Ec*

2.RC多諧振蕩器調(diào)頻電路3.2.1.3電路調(diào)頻+FUruuouc+Ur-Ur-FUrotT2T1T0——充電與放電回路的時間常數(shù)RPuo∞-++NCR310k5k10kR1RR4VS15k30k10kR2uc(T1=T2，占空比不變，而頻率隨C而變化)1.工作原理將調(diào)頻信號

對t求導(dǎo)數(shù)得到：

——調(diào)頻調(diào)幅信號，利用包絡(luò)檢波檢出其幅值變化，即可得到含有調(diào)制信號的信息。通過定零和靈敏度標(biāo)定從而得到x。3.2調(diào)頻式測量電路3.2.2鑒頻電路■什么是鑒頻？對調(diào)頻信號的解調(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。3.2.2.1微分鑒頻2.微分鑒頻電路微分網(wǎng)絡(luò)包絡(luò)檢波uo+C1usVDVRLC2Ec-ieicC1usud+r++---要求：——微分電流r——三極管發(fā)射結(jié)正向電阻；VD

——為V提供直流偏壓，為電容C1提供放電回路。3.2.2.1微分鑒頻3.窄脈沖鑒頻電路3.2.2.1微分鑒頻uooustttooτusuo放大與電平鑒別器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器低通濾波器UsUsˊUsˊ要求：——避免發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象。3.2.2.2斜率鑒頻利用LC諧振回路得到調(diào)頻調(diào)幅波，在亞諧振區(qū)。再通過包絡(luò)檢波得到。圖3-33采用雙失諧回路，使靈敏度提高一倍，線性范圍增大。fcfffus1usRLuo1VD1TC1CLus1usus1us2uooooottttuo1uo2uo回路2回路1fo2fo1fofofcof=fc+fmsinΩtfcfm調(diào)頻波瞬時頻率變化Ωtff3.2.2.2斜率鑒頻3.2.2.3數(shù)字式頻率計(脈沖計數(shù)法)鎖存器每次得到的數(shù)代表us周期Ts，從而確定us的頻率，由此得到調(diào)制信號ux。要求：CP頻率f0>>ux的頻率us計數(shù)器UUˊSRQCPDSDZDG&鎖存器清零調(diào)頻波us經(jīng)整形器成為方波U，再經(jīng)單穩(wěn)形成窄脈沖。窄脈沖使RS觸發(fā)器置1，計數(shù)器的門DG打開，時鐘脈沖進入計數(shù)器。us變化一個周期后，出現(xiàn)第二個窄脈沖時發(fā)出鎖存指令，將計數(shù)器計的數(shù)送入鎖存器。脈沖計數(shù)法測量周期的誤差：t1：DG打開后第一個時鐘上升沿較Ts上升沿滯后的時間；t2：DG關(guān)閉后第一個時鐘上升沿較Ts下降沿滯后的時間。

——t1-t2構(gòu)成誤差，最大測量誤差為±T0。t2TsnT0T0t1圖3-35測量周期的波形圖U2為U的二分頻信號，其高電平的時間為Ts(圖3-35)。t1和t2的測量圖t1V2V1C1ADC1SRQ1&U2Uˊ延時1DG1t2V4V3C2ADC2Q2延時2SR&U2UˊDG1CPDF1DF2U0I0

在U上升沿時(U2為高電平)，窄脈沖U

通過DG1將DF1置1，V1導(dǎo)通，V2截止，恒流源I0通過V1向C1充電。'

在U2上升沿后第一個時鐘脈沖CP來到時，DF1置0，V1截止，恒流源I0停止向C1充電。V1導(dǎo)通的時間等于t1，C1上的電壓與t1成正比，再經(jīng)ADC1得到t1值。t1V2V1C1ADC1SRQ1&U2UˊDG1CPDF1U0I0延時1t1的測量圖調(diào)頻波us變化一個周期后，U2變?yōu)榈碗娖剑琔2變?yōu)楦唠娖?。同理利用t2的測量圖也可得到t2的值。3.3調(diào)相式測量電路3.3.1調(diào)相原理與方法3.3.1.1調(diào)相信號的表達式■什么是調(diào)相？寫出調(diào)相信號的數(shù)學(xué)表達式，畫出波形。調(diào)相就是用調(diào)制信號x去控制高頻載波信號的相位。常用的是線性調(diào)相，即讓調(diào)相信號的相位按調(diào)制信號x

的線性函數(shù)變化。

調(diào)相信號的一般表達式可寫為：調(diào)制信號載波信號調(diào)相信號txottucusoo調(diào)相信號的波形：3.3.1調(diào)相原理與方法3.3.1.2傳感器調(diào)相彈性軸傳感器齒輪M磁電感應(yīng)式扭矩傳感器齒輪傳感器兩個傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的相位差與扭矩M成正比。3.3.1.2傳感器調(diào)相XYaabWB標(biāo)尺光柵指示光柵VP1VPnYoNS1S2SnVP1VP2VP3VPn莫爾條紋信號的調(diào)相標(biāo)尺光柵指示光柵1.調(diào)相電橋3.3.1調(diào)相原理與方法3.3.1.3電路調(diào)相oURUCUSUURUCUTRCUS運放代替變壓器，N1N2形成兩個幅值相等、極性相反的電壓?！?++N2∞-++N1RR1R1CUSU2U2U2-傳感器R或C變化時，對應(yīng)電壓UR或UC變化，從而使US幅值不變，而相位變化。2.脈沖采樣式調(diào)相電路3.3.1.3電路調(diào)相U0門限檢測電路脈沖發(fā)生器載波頻率鋸齒波發(fā)生器輸出調(diào)相脈沖ujux+U'cUsusottoujtoux+ujtoux參考信號U'cU0鋸齒波鋸齒波+調(diào)制信號調(diào)相脈沖3.3調(diào)相式測量電路3.3.2鑒相電路3.3.2.1乘法器和低通濾波器鑒相■什么是鑒相？對調(diào)相信號的解調(diào)，從調(diào)相信號中檢出反映被測量變化的調(diào)制信號稱為相位檢波或鑒相。ucusuoxyKxy

uo隨的余弦變化，但受us和uc的幅值影響。3.3.2.2相敏檢波電路鑒相1.開關(guān)式相敏檢波電路鑒相2.相加式相敏檢波電路鑒相：Ucm=Usm，Us1=Us2=Us···電容C1和C2兩端電壓分別為：······usT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+uc+––ac當(dāng)Ucm=Usm時在

時，輸出uo為：工作范圍：，在附近，線性好，靈敏度高。

在

與時，輸出uo相同，故鑒相器不能鑒別相位超前與滯后，只能鑒別相位大小。Us-UsU1UcU2·····1.異或門鑒相UcUsDG1=1Uo3.3.2鑒相電路3.3.2.3通過相位—脈寬變換鑒相CPUs鎖存器延時時鐘脈沖DG2Uo鎖存指令清零UcDG1=1&N計數(shù)器鑒相范圍：uo——Uo通過低通濾波器后的輸出，。UcUsootuotUotoB2.RS觸發(fā)器鑒相3.3.2.3通過相位—脈寬變換鑒相ttttooBQUsUcuooootUcˊUsˊ用Q代替上圖中的Uo作門控信號。鑒相范圍：QQRSU'cU's3.3.2.4脈沖采樣式鑒相uo單穩(wěn)鋸齒波發(fā)生器采樣保持電路反向放大濾波器uj

UcUcˊUsˊuˊ鑒相范圍：toottotoujtououˊUsˊUcˊ各種鑒相方法比較(精度、誤差因素、鑒相范圍)

影響鑒相誤差的主要因素有：非線性、信號幅值、占空比、門電路與時鐘脈沖頻率等。

RS觸發(fā)器鑒相精度最高，線性好，對Us和Uc的占空比沒有要求。鑒相范圍接近2。相敏檢波器或乘法器鑒相原理上有非線性，信號幅值影響鑒相誤差。鑒相范圍為±/2

。脈沖采樣鑒相中鋸齒波的非線性影響鑒相誤差。鑒相范圍接近2。異或門鑒相中占空比影響鑒相誤差。鑒相范圍為0~。通過相位—脈寬變換鑒相時門電路的動作時間與時鐘脈沖頻率誤差對精度有影響，但一般誤差較小。3.3.2鑒相電路脈沖調(diào)寬的數(shù)學(xué)表達式為：B=b+mx3.4脈沖調(diào)寬式測量電路3.4.1脈沖調(diào)寬原理與方法3.4.1.1脈沖調(diào)寬信號的表達式■什么是脈沖調(diào)制？寫出脈沖調(diào)寬信號的數(shù)學(xué)表達式，并畫出其波形。脈沖調(diào)制是指用