模拟相敏检波

一，测量放大电路的基本要求与类型： 1模拟式测量电路的基本组成增量码数字式测量电路的基本组成： 测量电路的要求：1. 精度高：低噪声和高抗干扰能力，低漂移，高稳定性，线性与保证度好2. 动态性能好:响应快，动态失真小3. 高的识别和分辨能力4. 转换灵活：信号的处理与运算量程变化，电量参数转换，模数与数模转换5. 有合适的输入和输出阻抗6. 可靠性高7. 经济性好隔离放大电路：1.抗干扰 2防止漏电，确保安全 3保护低电压测量电路低漂移集成运算放大电路：1.输出稳定。

两个放大器轮换工作，总有一个进行放大输出。

优于由通用运放组成的电路 2.共模抑制能力不强 （减小运算放大器的失调和低频干扰引起的零点漂移）高共模抑制比放大电路：（用来抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。

）1来自传感器的信号通常伴有较大的共模电压2采用差动输入的方法可以抑制共模信号3一般运放的共模抑制比为80db 左右，4采用若干个运放可以构成具有更高的共模抑制比的放大电路传感器量程切换电路放大器解调器信号分离电路运算电路模数转换电路计算机显示执行机构振荡器电源电路传 感 器显示执行机构计算机锁存器计数 器变换电路脉冲当量放大 器整形电路细分电路辨向电路指令传感器电路手动采样锁 存指令高输入阻抗电路：某些传感器的输出阻抗很高，如电容式、压电式，达到108Ω。

自举式组合高输入阻抗电路：Ri=(R 1R)/(R - R 1)（当R=R1时输入阻抗无穷大） U O = - R 2/R 1(U i ) 电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路应用场合：应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。

第三章 信号调制解调电路3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制?什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种?在精密测量中,进入测量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量电路的一项重要任务.为了便于区别信号与噪声,往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用.调制就是用一个信号(称为调制信号)去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。

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.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.3-2 什么是调制信号?什么是载波信号？什么是已调信号？调制是给测量信号赋以一定特征，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。

用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位.这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号.在测控系统中需传输的是测量信号，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。

3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式,并画出它的波形。

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 线性函数变化。

调幅信号s u 的一般表达式可写为：t mx U u c m s cos )(ω+=式中 c ω──载波信号的角频率；m U ──调幅信号中载波信号的幅度; m ──调制度.图X3—1绘出了这种调幅信号的波形。

图X3—1 双边带调幅信号a) 调制信号 b ） 载波信号 c ） 双边带调幅信号3-4 已知调幅信号表示为u s （t ）=(10+0。

测试技术模拟考试题(1)一、是非题（对的打√，错的打×）（每题2分，共20分）１.所有周期信号都是功率信号。

( )２.电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。

（）３.频响函数反映了系统响应的稳态过程。

（）４.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。

（）５.直流信号具有无限的频谱。

（）６.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。

（）７.压电式传感器不一定要配接前置放大器。

（）８.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。

（）９.在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。

（）10.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。

（）二、选择题（每题2分，共20分）1．提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作（）范围。

A.频率B.阻尼C.相位D.幅值2．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（）的频谱为X(f＋fo）。

A . B. C. D.3．如果系统的权函数为h(t)，系统的输入x(t)为单位脉冲函数，此时系统输出y(t)为（）A. h(t)x(t)B. x(t)C. h(t)D.无法确定4．若一选频滤波器的幅频特性是：在∞~fc间接近常数，在fc~0之间急剧衰减。

该滤波器为( )滤波器。

A. 低通B. 高通C. 带通D. 带阻5．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（）A. 加大一倍B. 减小一倍C. 不变D. 加大两倍6．输入x(t)和输出y(t)的相干函数的取值在０和１之间，可能是（）。

A. 有外界噪声干扰B.系统是非线性的C.输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出D. 以上三种7．若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是（）A. 直流信号B. 正弦波C. 调幅波D. 脉动波8．记录0~200Hz的正弦信号，宜采用固有频率为（ )Hz的振动子较合适。

数字锁相放大器设计笔记现代主流锁相放大器设计一般分为三种：模拟锁相放大器，基于正交相关性的经典数字锁相放大器，和改进型数字锁相放大器。

这里只讨论数字型。

1 经典数字锁相放大器1.1 准备知识 1.1.1 互相关检测原理互相关检测的抗干扰性能优于自相关检测。

在待测信号频率一致的情况下，可借助与待测信号频率一致的无噪声干扰信号作为参考信号，与混有噪声的待测信号做互相关运算，提高信噪比。

设存在加性噪声的信号()()()x t s t n t =+()x t 作为待测信号输入乘法器，()y t 作为已知的参考信号经延时后与待测信号相乘、积分，得到互相关信息。

1()lim[()()]()()2Txy sy ny TT R x t y t dt R R Tττττ-→∞=-=+⎰因为只有有用信号与参考信号存在相关性，而噪声与草考信号不存在相关信息，因此()0ny R τ=，则得到()()xy sy R R ττ=，从而滤去噪声提出有用信号，提高信噪比。

1.1.2 相敏检波原理相敏检测一般使用混频器对输入信号进行频移，可以提取出输入信号与参考信号间的相位差，相敏检波原理框图如下所示：设待测输入信号为：()()()sin()()s s x t s t n t A t n t ωϕ=+=++式中()s t 为待测信号的有用信号，()n t 为噪声。

参考信号为：()sin()s y y t B t ωϕ'=+经过混频器后输出信号为：frequency-shift ()()()sin()sin()()sin()11cos[()()]cos[()()]22()sin()s s s y s y s s s y s s s y s y x t x t y t AB t t Bn t t AB t AB t Bn t t ωϕωϕωϕωωϕϕωωϕϕωϕ'''''==++++=-+--+++++g 经过低通滤波器后，则可以滤除高频分量为：1()cos[()()]{()sin()}2filter s s s y s y x t AB t LPF Bn t t ωωϕϕωϕ''=-+-++ 其实，由于()sin()s y Bn t t ωϕ'+在频域上相当于高斯噪声与冲激进行卷积，因此()sin()s y Bn t t ωϕ'+可以视为一个新的高斯噪声。

2-2 什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。

应用于要求共模抑制比大于100dB 的场合，例如人体心电测量。

2-7 线性电桥放大电路中，若u 采用直流，其值Ｕ＝10V，R1＝R3= R＝120Ω，ΔR＝0.24Ω时，试求输出电压Ｕo 。

如果要使失调电压和失调电流各自引起的输出小于1mV，那么输入失调电压和输入失调电流应为多少？由图2-14 电路的公式（式2-24）：并将题设代入，可得U=–UΔR/(2R)=10mV。

设输入失调电压为u 和输入失调电流为I 0s，当输出失调电压小于1mV时，输入失调电压u ﹤(1×10 )/ (1+R/R )=0.5mV；输入失调电流为I0s ﹤(1×10 )/[R (1+R/R )]=4.17μA。

2-11 何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。

自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。

应用于传感器的输出阻抗很高（如电容式，压电式传感器的输出阻抗可达108Ω以上）的测量放大电路中。

图2-7所示电路就是它的例子。

2-13 请根据图2，画出可获得1、10、100十进制增益的电路原理图。

由图X2-3 可得：当开关A 闭合时，Uo=Ui；当开关B闭合时，Uo=10Ui，当开关C 闭合时，Uo=100Ui。

3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在常用的调制方法有哪几种？在精密测量中，进入测量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量电路的一项重要任务。

为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。

调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。

第一章绪论1、测控系统主要由传感器（测量装置）、测量控制电路（测控电路）、执行机构组成2、测控电路的主要要求：精、快、灵、可靠3、测控电路的特点：精度高、动态性能好、高的识别和分析能力、可靠性高、经济性好4、为了提高信号的抗干扰能力，往往需要对信号进行调制。

在紧密测量中希望从信号一形成就成为已调制信号，因此常在传感器中进行调制。

5用电感传感器测量工件轮廓形状时—这是一个幅值按被测轮廓调制的已调制信号---称为调幅信号6、用应变片测量梁的变形，并将应变片接入交流电桥。

这时电桥的输出也是调幅信号，载波信号的频率为电桥供电频率，电桥输出信号的幅值为应变片的变形所调制。

7、采用光栅、激光干涉法等测量位移时时传感器的输出为增量码信号。

8、增量码信号是一种反映过程的信号，或者说是一种反映变化增量的信号。

它与被测对象的状态并无一一对应的关系。

9、绝对码信号是一种与状态相对应的信号。

10、开关信号可视为绝对码信号的特例，当绝对码信号只有一位编码时，就成了开关信号。

开关信号只有0和1两个状态。

11、控制方式可分为开环控制与闭环控制。

12、闭环控制的特点：它的主要特点是用传感器直接测量输出量，将它反馈到输入端与设定电路的输出相比较，当发现他们之间有差异时，进行调节补充:1、信息时代的标志——高性能计算机的发展，速度和容量为其主要标志2、影响测控电路精度的主要因素有哪些？其中那几个因素是最基本的？（1）、噪声与干扰★（2）、失调与漂移，主要是温漂★（3）、线性度与保真度（4）、输入与输出阻抗的影响第二章信号放大电路1、输入失调电压u0s：对于理想运算放大器，输入电压为零，输出电压也必然为零。

然而，实际运算放大器中，前置级的差动放大器并不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为零，这一直流电压称之。

2、零点漂移：失调电压随时间和温度而变化，即零点在变动，称之3、输出失调电压u0=(1+R2/R1)u0s4、输出端产生的失调电压u02=-R2I b1+(1+R2/R1)R3I b2若取R3=R1//R2,则u02=R2(I b2-I b1)=R2I0s I0s称为输入失调电流5、绝大部分的运算放大器都是用于反馈状态6、由于运算放大器通常使用在负反馈状态，本来就有1800的相位差，再加上外接和内部电路的RC网络，有可能出现3600的相位差，使电路振荡。