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第四章： 信号的变换 主要内容:电桥、滤波器、调制解调电路和模数转换电路的工作原理及用途。 本章要求:了解各种转换电路的基本概念、工作原理、用途和特点；掌握各种转换电路的一般应用。 第一节 概述 第二节 电桥 一、直流电桥 1．平衡电桥 （3）四臂工作电桥(全桥) 3、电桥的和差特性 二、交流电桥 1．交流电桥的平衡条件 变压器式交流电桥 第三节 调制器与解调器 一、概述 2、调制的种类 二、调幅 1、工作原理 2、电桥调幅 三、幅值调制的解调 1．整流检波解调 2．同步解调 3．相敏解调 （4）应用实例 四、频率调制与解调 1．频率调制器及工作原理 2．调频波的解调---鉴频器 第四节 滤波器 一、滤波器的作用及分类 二、理想滤波器 1、理想滤波器的频率响应 2、理想滤波器的单位脉冲响应 三、实际滤波器的描述 3．带宽和品质因数 4．倍频程选择性 5．滤波器因数 四、RC滤波器 1．低通滤波器 2．高通滤波器 第五节 模拟与数字信号转换器 一、概述 二、数字—模拟转换器 1．权电阻网络D/A转换器 2．T型电阻网络D/A转换器 3. 主要参数 三、模拟—数字转换器 1.逐次逼近式A/D转换器 3. 主要参数 fc -fc fc -fc 通频带内的幅频特性为常数，通频带外为零，在截止频率处出现直角锐变。 实际滤波器不可能出现直角锐边！ 单位脉冲响应曲线 理想滤波器 单位脉冲信号 理想滤波器是不可实现系统！ 理想带通和实际带通滤波器幅频特性 纹波幅度 截止频率 带宽 A0：幅频特性平均值 2．截止频率 截止频率：幅频特性值A0下降到0.707A0时所对应的频率为截止频率fc。 1．纹波幅度 纹波幅度d ：滤波器顶部幅值的波动量。 滤波器带宽：上下截止频率之间的频率范围。 品质因数：中心频率fn和带宽B之比。 中心频率fn ：上下两截止频率的几何平均值。 Q值越高，滤波器的频率选择性越好。 倍频程选择性：描述对带宽外频率成分衰减的能力，常以上截止频率 fc2—2 fc2或者下截止频率fc1 —1/2fc1之间幅频特性衰减量来表征。其绝对值越大衰减越快，滤波器选择性越好。 滤波器因数也是描述带宽外的频率成份衰减能力的，是-60dB处的带宽B-60dB与-3dB处的带宽B-3dB的比值。 理想滤波器 λ =1； 常用滤波器 λ=1－5；λ越接近于1，滤波器选择性越好。 微分方程式为 频率响应函数为 τ=RC 幅频特性和相频特性分别为 讨论： 当ω1/τ时，A（ω）≈1，φ（ω）≈0，RC低通滤波器为不失真测试系统； 当ω =1/τ时，A（ω ）=0.707，ω c=1/τ为滤波器的截止频率； τ=RC，改变R、C值可以改变截止频率ω c的大小。 低通滤波器相频特性曲线 低通滤波器幅频特性曲线 高通滤波器的频率响应函数: 幅频特性和相频特性: 讨论: 当ω1/τ时，A（ω）≈1，φ（ω）≈0，此时RC高通滤波器近似为不失真测试装置。 当ω=1/τ时，A（ω）=0.707，频率ωc=1/τ为滤波器的下截止频率。 改变R、C值可以改变截止频率ωc的大小。 可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联 3、带通滤波器 传递函数： 带通滤波器可以认为是高通和低通两个滤波器串联而成。 频率响应函数 下截止频率: 上截止频率: 4、恒带宽、恒带宽比滤波器 　 实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。 1) 恒带宽带通滤波器 2) 恒带宽比带通滤波器（Q不变) 被测对象 传感器 信号 调理 信号 采集 转换 计算机 显 示 记 录 试验 装置 反馈 控制 D/A转换 模拟信号输入和输出 数字/模拟（Digital/Analog）转换器:将数字量转换成与之相应的模拟量的装置。 模拟/数字（Analog/Digital）转换器:将模拟量转换成与之相应的数字量的装置。 D/A转换器 Digital 数字信号 模拟信号 Analog 例：4位D/A转换器，对应输出电压-7V～+7V。 4位 1111B ～0111B -7 ～+7 寄存器 0接地 1接参考电压 加法器 对于任意n位二进制数字量输入后，通过权电阻网络流出的总电流为 输出电压: D/A转换器的输出模拟电压: 从式中可得：当参数电压VR、网络电阻R、反馈电阻Rf一定时，输出的模拟电压同输入的二进制数字量成正比。 电压跟随器 当某一桥臂阻值发生变化电桥电压输出为 电源电压为高频正弦波，即 单臂电桥 K 如电阻变化也为一正弦变化，则 则电桥输出电压信号为