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测控电路--信号调制解调电路

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测控电路课后习题答案(全)

测控电路课后习题答案(全)
计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集 成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案�而这依赖于光刻的精确 重复定位�依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行�都需要靠精 密测量与控制保证它们轨道的准确性。
一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器�对点火时间、燃油喷射、空
积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1-6 测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响�试述模拟式测量电路与 增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同�输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式
信号与数字式信号。随着输入信号的不同�测量电路的组成也不同。 图 X1-1 是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路�如
应用于要求共模抑制比大于 100dB 的场合�例如人体心电测量。
2-8 图 2-8b 所示电路�N1、N2 为理想运算放大器�R4=R2=R1=R3=R�试求其闭环电压放大倍 数。 由图 2-8b 和题设可得 u01 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )–2ui1 R4/R3 =2ui2–2
电桥�传感器的输出已是电量�电压或电流�。根据被测量的不同�可进行相应
的量程切换。传感器的输出一般较小�常需要放大。图中所示各个组成部分不 一定都需要。例如�对于输出非调制信号的传感器�就无需用振荡器向它供电� 也不用解调器。在采用信号调制的场合�信号调制与解调用同一振荡器输出的 信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路�常为滤波器��将信号与噪声 分离�将不同成分的信号分离�取出所需信号。有的被测参数比较复杂�或者 为了控制目的�还需要进行运算。对于典型的模拟式电路�无需模数转换电路 和计算机�而直接通过显示执行机构输出�因此图中将模数转换电路和计算机 画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号�这时需要模数转 换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下�采用 计算机。

测控电路--信号调制解调电路

测控电路--信号调制解调电路
测控电路
2017/1/3
8
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(3) 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ωc>>Ω，通常至 少要求ωc>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ωc>1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100 Hz。
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(2) 何谓双边带调幅？写出其数学表达式，画出波形 假设调制信号x是角频率为Ω的余弦信号x=XmcosΩt， 由式us=(Um+mx)cosωct调幅信号可写为：
us=Umcosωct+ [mXmcos(ωc+Ω)t + mXmcos(ωc-Ω)t]/2
R2 )us 2us R1
R3
uA
∞ + N + 2 uo=-us
uo us
线性全波检波电路常 用作绝对值运算电路
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
非线性 低通 器件 滤波器
b) 晶体管检波电路
测控电路
2017/1/3
21
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
i uo θ 0 0 u i π 0 π /2
3.1.2 包络检波电路
uo 0 i i
2、峰值检波与平均值检波
imax ω ct
t
us=usmcosω ct

4. 课件2： 信号调制解调电路资料

4. 课件2： 信号调制解调电路资料
取R1=R2=R3=R4/2， N1的输出为
u A (1
uo
线性全波检波电路之三:高输入阻抗线性全波整流电路
∞ + + N1
VD2
uA
R3
∞ + + N2
c）负输入等效电路 R2 R4 R1 us<0 ∞ + + N1
N2的输出为 R4 R4 uo (1 )us u A R3 R3 3us 4us us
t
VD2 R5
+ N1 VD3 -
t
∞ + u2
R3
VD4
+ N2
t t
线性全波检波电路之二
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
a) 电路图
3.1.2 包络检波电路
R4
R2 VD1
R1 ∞ + + N1 R3
线性全波检波电路之三 高输入阻抗线性全波整流电路
uo
us
VD2
uA
∞ + + N2
1kΩ 51Ω 0.1μF
3.1.1 调幅原理与方法
+12V
1kΩ 0.1μF 1kΩ 3.3kΩ
82 3 6 10 12 1MC1496 4 14 5 20μF 680kΩ 3.3kΩ us
us
uc ux 20μF 750Ω 750Ω 47kΩ
1kΩ
0.1μF
a)原理图
1kΩ
-8V
us U xm cosΩt cos ct
2018/10/20
6
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
x O
uc O us O t us O t t t

第四章调制解调电路

第四章调制解调电路

第四章调制解调电路第四章信号调制解调电路第⼀节调制解调的功⽤与类型1、什么是信号调制？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。

2、什么是解调？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。

3、在测控系统中为什么要采⽤信号调制？在测控系统中，进⼊测控电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。

⽽传感器的输出信号⼀般⼜很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控电路的⼀项重要任务。

为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予⼀定特征，这就是调制的主要功⽤。

4、在测控系统中常⽤的调制⽅法有哪⼏种？在信号调制中常以⼀个⾼频正弦信号作为载波信号。

⼀个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进⾏调制，分别称为调幅、调频和调相。

也可以⽤脉冲信号作载波信号。

可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常⽤的是对脉冲的宽度进⾏调制，称为脉冲调宽。

5、什么是调制信号、载波信号、已调信号？调制是给测量信号赋予⼀定特征，这个特征由作为载体的信号提供。

常以⼀个⾼频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。

⽤来改变载波信号的某⼀参数，如幅值、频率、相位的信号称为调制信号。

在测控系统中，通常就⽤测量信号作调制信号。

经过调制的载波信号叫已调信号。

第⼆节调幅式测量电路⼀、调幅原理与⽅法（⼀）1、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画出其波形。

调幅就是⽤调制信号x去控制⾼频载波信号的幅值。

常⽤的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x的线性函数变化。

调幅信号的⼀般表达式可写为：u s=(U m+mx)cos wcta)调制信号b)载波信号c)双边带调幅信号2、何谓双边带调幅？写出其数学表达式，画出波形假设调制信号x是⾓频率为Ω的余弦信号x=X mcosΩt，由式（3-1）调幅信号可写为：u s=U mcosωc t+ [mX mcos(ωc+Ω)t + mX mcos(ωc-Ω)t]/2它包含三个不同频率的信号: ⾓频率为ωc的载波信号和⾓频率分别为ωc±Ω的上下边频信号。

第3章测控电路 信号调制与解调

第3章测控电路 信号调制与解调

信号的远距离传输 ● 便于实现不失真测试
A( ) A0
信号频带 m
A( )
A0
c m
o

o
( )
o
m
t 0 调制前
( )
o

调制后
t0
第3章 信号调制与解调
3.2.1 调幅及其解调（鉴幅）
1. 调幅原理 ● 在时域内，调幅就 是用调制信号与高频
x( t )
信号频带 m
A( )
A0
c m
o

( )
o
o
m
t 0 调制前
( )
o

调制后
t0
第3章 信号调制与解调
2. 调幅装置（调幅器） 凡是能实现信号相乘的装置都可作为调幅器（例如：
交流电桥、霍耳传感器等）。
R(t ) RSEsin2πfmt (t ) E sin 2πfmt
第3章 信号调制与解调
第3章 信号调制与解调 Modulator and Demodulator
3.1.1 调制与解调
1. 调制（Modulation） 用原始缓变信号（通常为被测信号）控制高频信号的 某个特征参数（幅值、频率或相位），使已调波的相应参 数随被测信号的变化而变化。 2. 解调（Demodulation） 从已调波中恢复原始缓变信号。
第3章 信号调制与解调
■ 压控振荡器（VCO）

x( t )
C
u
M
0.1
Rf
R


A2
Rf



R2 R1

A1
R0
VW

测控电路 第03章 信号调制解调电路

测控电路 第03章 信号调制解调电路
R1R2+
Uo
R4 R3
RR1 RR2 + RR3 RR4 ≈ U 2 4R U R R R R = 1 2+ 3 4 4 R R R R
+ U
-
5
1,调幅原理与方法
(3)电路调制
① 乘法器调制
ux uc
Kxy x y uo
a)原理图
6
+12V 1k 0.1F 1k 51 uc ux 20F 750 750 47k 0.1F 3.3k 3 82 6 10 1MC149612 4 14 5 680k 3.3k uo 0.1F 1k
uC
R1 10k C
+ N
30
2,鉴频电路
(1)微分鉴频
① 工作原理 ② 微分鉴频电路
us C1 ie ic RL V Ec C1 + + us +
+ C2 -
VD
uo
微分 网络
包络 检波
r
ud -
31
③窄脉冲鉴频电路
us
放大与电 平鉴别器
Us
单稳态 触发器
Us ˊ
低通 滤波器
uo
us
a) O t
VD1 us1 us2 RL VD2 uo1 RL
fc
C1 u uo2 o C2
Ωt
f)
33
�
(2)传感器调制
通过交流供电实现调制
R1 R1 R2 R3 R4 F R4 U
应变片测量梁的变形
R2 Uo R3
4
受力后,令R1 = R R1,R2 = R R2,R3 = R R3,R4 = R R4,则
R R2 R R3 Uo = R R + R R R R + R R U 1 2 3 4 R R3 R R2 = 2 R R R 2 R R R U 1 2 3 4 ≈ RR1 RR2 + RR3 RR4 U 2 4 R 2 R(R1 + R2 + R3 + R4 )

测控电路(第5版) 第3章 信号调制解调电路


高频正弦信号 频率f →→调频
载波信号
相位φ→→调相
高频脉冲信号— 脉冲宽度B →脉冲调宽 什么是调制信号、载波信号、已调信号？
调制信号——原被测信号 载波信号——高频信号 已调信号——调制后的信号
调幅信号 调频信号 调相信号
调宽信号
第3章 信号调制解调电路
4
3第 章
信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 3.2 调频式测量电路 3.3 调相式测量电路 3.4 脉冲调制式测量电路
15
1、二极管检波-峰值检波
输入调幅波
二极管VD正半周导通， 经二极管检波后的电流
iD
us(t)
O
t
T + VD
us C1
us i _
RL C2
谐 振 非线性 低通 回路 器件 滤波器
(a) 二极管检波电路
调幅信号us通过由C1和变压 器T的一次侧谐振回路输入，
3第 章
信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 3.2 调频式测量电路 3.3 调相式测量电路 3.4 脉冲调制式测量电路
信号调制解调电路
在测控系统中为什么要采用信号调制？
• 在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。 而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控 电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，这 就是调制的主要功用。
ωc——载波信号角频率； Um0——载波信号的幅值； m——调制的灵敏度； x—调制信号。
第3章 信号调制解调电路
6
1、调幅原理
调制信号x(t)是角频率为Ω的余弦信号： x(t)=XmcosΩt

信号调制解调


2021/6/16
3
第一节 调制解调的功用与类型
4、在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为
载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位 三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别 称为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。也可 以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的 不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽 度进行调制，称为脉冲调宽。
它包含三个不同频率的信号:
一个是角频率为ωc的载波信号，其幅值是Um， 和角频率分别为ωc±Ω，幅值为mXm/2的两个
分量。
2021/6/16
8
第二节 调幅式测量电路
x
O
a)调制信 t号
Ω
u
c
O
t b)载波信 号
ωc
us
O
t c)双边带调 ωc -Ωωc ωc +Ω
幅信号
2021/6/16
9
第二节 调幅式测量电路
2021/6/16
1
x
O
x
a)
uc
O
x
us
b)
O c)
什么是信号调制？
t
t
t
图1-4 调幅信号
2021/6/16
2
第一节 调制解调的功用与类型
3、在测控系统中为什么要采用信号调制？ 在测控系统中，进入测控电路的除了传感器
输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传 感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从 含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项 重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给 测量信号赋予一定特征，这就是调制的主要功 用。
VD3
VD2， VD3导通，uO＝-us;

测控电路信号调制解调电路


PART 03
解调基本原理
解调定义及类型
解调定义
解调是从已调信号中恢复出调制 信号的过程。
解调类型
模拟解调和数字解调，根据调制 方式可分为调频解调、调相解调 和调幅解调。
解调过程
频率解调
01
通过改变电路参数，使回授信号的频率与调制信号一致，从而
恢复出调制信号。
相位解调
02
通过比较输入信号与回授信号的相位差，恢复出调制信号的相
多模式多频段支持
随着通信标准和频段的不同，调制解调电路需要支持多种标准和频 段，需要采用更灵活的软件可配置技术。
低功耗设计
在便携式和嵌入式应用中，低功耗设计是调制解调技术的关键挑战之 一，需要采用更有效的电源管理技术和低功耗设计方法。
技术前景展望
01
5G通信技术
随着5G通信技术的推广和应用，调制解调技术将发挥更加重要的作用，
PART 02
调制基本原理
调制定义
调制定义：调制是一种将低频信号（如声音、图像等）加载 到高频载波信号（如无线电波、光波等）上的过程，以便于 传输和接收。
调制定义调制是将低频信号转换为高频载波信号的过程，通 过改变载波信号的某些参数（如振幅、频率或相位），将低 频信号的信息加载到载波信号上，实现信息的传输和接收。
调制类型（如：
通过改变载波信号的振幅来加载 低频信号，接收端通过检测载波 信号的振幅变化来还原低频信号。
FM（调频）
通过改变载波信号的频率来加载低 频信号，接收端通过检测载波信号 的频率变化来还原低频信号。
PM（调相）
通过改变载波信号的相位来加载低 频信号，接收端通过检测载波信号 的相位变化来还原低频信号。
测控电路中的调制技术

第3章信号调制解调电路

第3章信号调制解调电路
3.1.1.3 电路调幅
1. 用乘法器实现调幅
1k
ux uc
Kxy x y
uo
a)原理图
uxUxmcosΩ t
ucUcmcosct
uo Kuxuc
51 uc 0.1μF
ux
20μF 750
47k
750 1k 1k 20μF
MC1496
3.3k
1k 0.1μF
1k
82 3 6
us x uc Xm cos Ωt cosct
第3章信号调制解调电路
双边带调幅信号的波形：
x
o
t
uc
o
t
us o
t
us x uc
当x>0时，us与 uc同频同相； 当x<0时，us与 uc同频反相。
双边带调幅信号
第3章信号调制解调电路
3.1.1.1 调幅信号的表达式
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？
1. 基本电路
T
VD
C1
+u_'s i
RL C2 +u_o
ic
C1
T +u_'s
V Ec
+
RL C2
uo _
非线性 低通 器件 滤波器
非线性 低通 器件 滤波器
a) 二极管检波电路
b) 晶体管检波电路
C1 —— 滤除杂散信号；
VD —— 单向导电器件，半波检波，截去us的下半部波形；
V —— 单向导电器件，半波检波，截去us的上半部波形；
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角频率分别为 ωc±Ω的上下边频信号。载波信号中不含 调制信号x的信息，因此可以取Um=0，只保留两个边频 信号。这种调制称为双边带调制。其数学表达式为：
Ω Ω Ω u s m X 2 m c o s (c ) t m X 2 m c o s (c ) t U x m c o stc o sc t
Us=(Um+mx)cosωct
测控电路
6
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
x
O
t a)调制信号
uc
O
b)载波信号 t
us
O
t c) 调幅信号
us(U mm)cxo cts
us
d)双边带调幅信号
O
t
测控电路
7
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
精
3. 信号调制解调电路
测控电路
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型 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
2
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(1) 什么是信号调制？ 调制(Modulation)就是用一个信号（称为调制信号, modulating signal ）去控制另一个做为载体的信号 （称为载波信号carrying signal ），让后者的某一特 征参数按前者变化。
(2) 什么是解调？ 从已经调制的信号（称为已调信号，modulated signal） 中提取反映被测量值的测量信号，称为解调 (Demodulation) 。
测控电路
3
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(3) 在测控系统中为什么要采用信号调制？
在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出 的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的 输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声 的信号中分离出来是测控电路的一项重要任务。 为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予 一定特征，这就是调制的主要功用。 调制还有利于减小漂移的影响，是提高测控系统 精度的重要手段。
(1) 通过交流供电实现调制 x
如，电阻式传感器、电感式 O
t
传感器和电容式传感器。 uc
O
3
t
us
2
uc
O
t
11
x
us
us
O
4
测控电路
t
13
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(2) 通过交流供电实现调制
R1 R3 R2 R4
R1
R2
F
Uo
R4
R3
U
应变式传感器输出信号的调制
3.1 调幅式测量电路 3.1.1 调幅原理与方法
(3) 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？ 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
5
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
一、 调幅信号的一般表达式
(1) 什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画 出其波形。 调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。 常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制 信号x的线性函数变化。 调幅信号的一般表达式可写为：
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ωc>1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100 Hz。
测控电路
9
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
1 A
1 B
2
2
a) 检出最大值
b) 误差最大情况 π n
10
3. 信号调制解调电路
测控电路
8
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 3.1.1 调幅原理与方法
(3) 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ωc>>Ω，通常至
少要求ωc>10Ω。这样，解调时滤波器能较好地将调
R 1R 2R 3R 4R U 0U 4( R R 1 R R 2 R R 3 R R 4)
测控电路
14
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(3) 用机械或光学的方法实现调制
4
5
67
3
2
θθ Ψ
1
15
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
三、电路调制
(1) 乘法器调制
Kxy
ux x
uc y
us
a)原理图
+12V
1kΩ
1kΩ
0.1μF 1kΩ 3.3kΩ
51Ω
3.3kΩ
050Ω
10
12
1MC1496
1kΩ 4 14 5
us 0.1μF
750Ω
680kΩ
1kΩ
20μF
47kΩ
usU xmcosΩ tcosct
测控电路
4
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(4) 在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信
号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数， 可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅 (Amplitude modulation)、调频(Frequency modulation)和 调相(Phase modulation) 。也可以用脉冲信号作载波信 号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常 用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽(Pulse width modulation) 。
(2) 何谓双边带调幅？写出其数学表达式，画出波形
假设调制信号x是角频率为Ω的余弦信号x=XmcosΩt，
由式us=(Um+mx)cosωct调幅信号可写为：
us=Umcosωct+ [mXmcos(ωc+Ω)t + mXmcos(ωc-Ω)t]/2
它包含三个不同频率的信号: 角频率为ωc的载波信号和
11
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
二、传感器调制
(1) 为什么在测控系统中常常在传感器中进行 信号调制？
为了提高测量信号抗干扰能力，常要求从
信号一形成就已经是已调信号，因此常常在传 感器中进行调制。
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法