现代测控电子技术第二章概要.ppt

被测信号频率为 由于调频电路的输出频率与被测量成正比，因此测得的频率值及可代表被测量，从而实现了调频信号的解调。 3. 脉冲宽度调制与解调电路 脉冲序列中每个脉冲的持续时间为信息信号采样值的线性函数的调制方式，称为脉冲脉冲宽度调制（PWM）。脉冲宽度调制技术在测量及控制领域有着非常广泛的应用，应用于测量时，调制电路将被测量转换为脉冲输出，脉冲的宽度与被测量成正比；用于控制时，控制电压被转换成控制脉冲，脉冲的宽度与控制电压成正比。脉冲的前沿或前后两个沿均可被调制。 图2.2.16 脉冲宽度调制的示意图 图2.2.17是常用于差动电容式传感器的脉宽调制电路，电路有电压比较器A1、A2、RS触发器及电容充放电回路所组成；C1、C2为传感器的差动电容；A3为差分放大器。 设上电时，RS触发器的Q端电平Va=“1”， 端电平Vb=“0”，Va经R1对C1充电，当 Vc1升高至比较器的参考电压VR时，比较器A1输出为高，RS触发器复位，Va=“0”， Vb=“1”。 图2.2.17 差动电容式传感器脉宽调制电路 此时C1经二极管VD1迅速放电，Vc1 降至“0”，同时Vb经R2对C2充电，当 Vc2升高至比较器的参考电压VR时，比较器A2输出为高，RS触发器置位，Va=“1”，Vb=“0” ，C2经二极管VD2迅速放电，Vc2 降至“0”。上述过程重复进行，RS触发器的两输出端各产生一宽度受C1 、C2调制的脉冲方波，两路信号均可作为电路输出，通常情况下是以两路信号的差分作为输出。 设R1=R2=R，则Va脉冲的宽度T1为 Vb脉冲的宽度T2为 式中VH为触发器输出高电平值。 差分输出信号Vo的周期为 占空比为 由于C1+C2是常数，上式说明输出信号的脉冲宽度与受到传感器电容C1的调制，从而实现了脉冲宽度调制。 脉冲调宽的解调通常采用低通滤波器实现，低通滤波器起到平均值运算的作用，提取调制信号的平均电压，脉冲的宽度不同，也即占空比不同，低通滤波后输出的电压平均值不同，电压平均值与脉冲宽度成正比，也即与传感器电容成正比。 对于图2.2.17，在差分放大器之后再增设一低通滤波电路，其输出可表示为 上式说明，电路的输出电压差动电容的变化成线性关系，实现了解调。 2.2.3 信号细分与辩向电路 1. 概述 信号细分电路又称插补器，是采用电路的手段对周期性的测量信号进行插值提高仪器分辨力的一种方法。 有一类传感器，它们的输出是周期性的脉动信号，信号的周期或频率与被转换量之间成比例关系，信号每变化一个周期就对应着一定量的被测量。 测量电路通常采用对信号周期进行计数的方法实现对位移的测量，若单纯对信号的周期进行计数，则仪器的分辨力就是一个信号周期所对应的被测量。为了提高仪器的分辨力，就需要使用细分电路。 细分的基本原理是：根据周期性测量信号的波形、振幅或者相位的变化规律，在一个周期内进行插值，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨力。 细分电路按工作原理可分为直传式细分和平衡补偿式细分。 将信息信号f(t)直接与载波相乘即可获得DSB调幅信号。 图2.2.5 DSB信号的波形 2）幅度调制电路 （1）平衡调制器DSB调制电路 图2.2.6 平衡调制器DSB信号产生电路 如果载波信号sc(t)=A0cos(ω0t+θ0)的幅度A0选得足够大，使其为正半周时两个二极管完全导通，则这时两个变压器Tl和T2连在一起，输出信号sT(t)将与输入信号f(t)成正比。当载波信号处于负半周期时，两个二极管开路，则输出信号为零。 这个电路的输出信号等效于信息信号f(t)和一个周期矩形脉冲序列sp(t) 相乘后所产生的信号。 图2.2.7 周期矩形脉冲序列sp(t)的波形 由此可知，在ω0的任何奇数倍的频率处，上式都表示一个双边带信号。由于n=1的频率分量电平最大。所以用一个中心频率为ω0的带通滤波器（或变压器T2）将它滤波后，便得到了我们所希望的双边带信号。 （2）集成乘法器DSB信号产生电路 图2.2.8 集成乘法器DSB信号产生电路 根据AD534的运算方程有 结果说明采用集成乘法器也可实现双边带调幅。 3）调幅信号的解调电路 （1）相干解调电路 相干解调的基本思路是：将接收到的调幅信号si(t)与本地载波sc(t)相乘，实现频谱搬移，再经过低通滤波器滤除高频成份得到信息信号f(t)。 图2.2.9 调幅信号