测控电路03_信号调制解调电路
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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。
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。
信号调制与解调
1. 什么是调幅？写出调幅信号旳数学体现式，画出其波形。 调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号旳幅值。常用 旳是线性调幅，即让调幅信号旳幅值按调制信号x旳线性 函数变化。 调幅信号旳一般体现式可写为：
us=(Um+mx)cosωct
ωc——载波信号角频率； Um——调幅波中载波信号旳幅值； m——调制旳敏捷度；x——调制信号。
第3章 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路及其应用 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
在非电量测量仪器中，对被测非电量信号， 一般具有较低旳频谱，常在零频(直流)到几十 kHz范围内变化。当被测信号比较弱时，在信号 传送过程中，易受其他同频信号干扰，如易受工 频干扰及直流放大旳低频噪声与直流漂移等影响， 不宜采用直接放大旳形式，经常采用调制——解 调措施，提升电路旳抗干扰能力、传播能力及有 效地提升信噪比。
750Ω
51Ω 0.1μF
0.1μF 1kΩ
3.3kΩ
82 3 6 11M0 C149162 4 14 5
680kΩ 1kΩ1kΩ 20μF
3.3kΩ
uo 0.1μF
47kΩ
-8V
b) 实用电路
(2)开关电路调制（前已述及）
ux
V1
O
t
V2
ux
uo
Uc
O
t
Uc Uc
uo O
t
(3)信号相加调制
在线性电路中，两个不同频率旳信号相加，不会得 到第三个频率旳信号，从而也就不能进行调制。为了取 得频率变换，必须在电路中加入非线性器件。
在二极管检波器中电流脉冲旳通角θ＝ cos-1 u0 /Um。负载RL 与二极管正向电阻r之比越大,需要向滤波器供电旳时间越短，
us=(Um+mx)cosωct
ωc——载波信号角频率； Um——调幅波中载波信号旳幅值； m——调制旳敏捷度；x——调制信号。
第3章 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路及其应用 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
在非电量测量仪器中，对被测非电量信号， 一般具有较低旳频谱，常在零频(直流)到几十 kHz范围内变化。当被测信号比较弱时，在信号 传送过程中，易受其他同频信号干扰，如易受工 频干扰及直流放大旳低频噪声与直流漂移等影响， 不宜采用直接放大旳形式，经常采用调制——解 调措施，提升电路旳抗干扰能力、传播能力及有 效地提升信噪比。
750Ω
51Ω 0.1μF
0.1μF 1kΩ
3.3kΩ
82 3 6 11M0 C149162 4 14 5
680kΩ 1kΩ1kΩ 20μF
3.3kΩ
uo 0.1μF
47kΩ
-8V
b) 实用电路
(2)开关电路调制（前已述及）
ux
V1
O
t
V2
ux
uo
Uc
O
t
Uc Uc
uo O
t
(3)信号相加调制
在线性电路中，两个不同频率旳信号相加，不会得 到第三个频率旳信号，从而也就不能进行调制。为了取 得频率变换，必须在电路中加入非线性器件。
在二极管检波器中电流脉冲旳通角θ＝ cos-1 u0 /Um。负载RL 与二极管正向电阻r之比越大,需要向滤波器供电旳时间越短，
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
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 )
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
(完整版)测控电路课后习题答案
第一章绪论1- 1 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。
在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。
测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。
1- 2 影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？影响测控电路精度的主要因素有：（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。
其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。
1- 3 为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。
它包括：（1）模数转换与数模转换；（2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。
幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换；（3）量程的变换；（4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等；（5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1- 4 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，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。
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
测控电路(第5版)第三章习题及答案
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
3-37已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。
3-21从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许
多相似之处？它们又有哪些区别？
3-22试述图3-16开关式全波相敏检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系？并说明其阻值关系。
图3-16题3-22图
3-23什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位称为鉴相，而对于频率称为选频？
3-5什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。
3-6什么是调相？请写出调相信号的数学表达式，并画出它的波形。
3-7什么是脉冲调宽？请写出脉冲调宽信号的数学表达式，并画出它的波形。
3-8为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？
3-9为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？
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。
第三章信号调制要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？
3-2什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？
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。
3-4已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。
a)调制信号b)载波信号c)双边带调幅信号
3-37已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。
3-21从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许
多相似之处？它们又有哪些区别？
3-22试述图3-16开关式全波相敏检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系？并说明其阻值关系。
图3-16题3-22图
3-23什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位称为鉴相，而对于频率称为选频？
3-5什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。
3-6什么是调相？请写出调相信号的数学表达式，并画出它的波形。
3-7什么是脉冲调宽？请写出脉冲调宽信号的数学表达式，并画出它的波形。
3-8为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？
3-9为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？
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。
第三章信号调制要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？
3-2什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？
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。
3-4已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。
第3章信号调制解调电路-PPT文档资料
-+
+ N2
uo o
低通滤波器
uo o
t t
当us>0时，uA 0 ，uoR R43 us2R R43us0；
当us<0时，uA
R2 R1
us
0
，uoR R 4 3uAR R 4 3 us2R R 43us0。
3. 全波精密检波电路
VD1
R4
us
R1 R2
∞ -+ + N1
3.1.1 调幅原理与方法 3.1.1.2 传感器调幅
■ 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。
1. 通过交流电桥(交流供电)实现调幅 把电阻、电容和电感式传感器接入交流电桥实现调幅。
R1 R3
F
V —— 单向导电器件，半波检波，截去us的上半部波形；
RL C2 —— 低通滤波器，f 2 Ω fo 22 R 1 L C 2 fc2 c。
3.1.2.1 二极管与三极管包络检波
2. 峰值检波与平均值检波
uo
i
i
uo
imax π
o
o u o π/2 o
ωct
ic
ic
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
第三章信号调制解调电路
2、传感器调制
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。 1）、通过交流供电实现调制 如，电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。
R1 R3 R2 R4
F
R1
R2
Uo
u0
( R2 R1 R2
R3 )U R3 R4
包络检波的基本工作原理是什么？
us
uo'
O
tO
t
a)
b)
由图可见，只要从图a所示的调幅信号中，截去它的下半部，即 可获得图b所示半波检波后的信号 (经全波检波或截去它的上半 部也可)，再经低通滤波，滤除高频信号，即可获得所需调制信
号，实现解调。包络检波就是建立在整流的原理基础上的。
1、二极管与三极管包络检波
三、相敏检波电路
1、相敏检波的功用和原理
1）什么是相敏检波电路？ 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。
2）为什么要采用相敏检波？ 包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全 波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。 第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。对于 不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这 就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具有判别信号相位和 频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。
作用在二极管VD两端上的电压为ui(t)与uo(t)之差，即uD= ui- uo。所以二极管的导通与否取决于uD
ui(t)达到峰值开始下降以后，随着ui(t)的下降，当ui(t)= uo(t)， 即uD= ui-uo=0时，二极管VD截止。C把导通期间储存的电荷通 过R放电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。
《测控电路》复习题
第一章绪论测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意?为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？第二章信号放大电路何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？什么是差动放大器？何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。
什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？图2-13b所示电路，N、Na为理想运算放大器, 试求其闭环电压放大倍数。
图2-14所示电路，N、N2、Z工作在理想状态，R=R2=1OOk0，R o=1Ok0，F3=RF20kO ，图2-13b电路是什么电路？试述其工作原理。
为使其具有所需性能，对电阻值有什么要求? F5=F6=60k」Nz同相输入端接地，试求电路的差模增益？电路的共模抑制能力是否降低？为什么？试求增益可调式差动比例放大电路的电压放大倍数何谓电桥放大电路？应用于何种场合?试推导图2-16b所示电路u o的计算公式，并根据所推导的公式说明其特点。
图示电路是什么电路？图中R I=R2 >>R，试述其工作原理，写出其输出表达式（8分）线性电桥放大电路中（见图2-18 ）,若u采用直流，其值U = 10V, R= R= R= 120 Q ,请根据图2-29b ，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，U 0=U i ;当开关B 闭合时，U =10U ，当开关C 闭合时,U =100U 。
根据图2-29c 和其增益表达式，若采用 6个电阻，请画出电路原理图，并计算电阻网络各电阻的阻值。
+R+ R 3+R>=5R ,什么是隔离放大电路？应用于何种场合?试分析图2-33b 电路中的限幅电路是如何工作的？并写出U o 的计算公式。
第三章信号调制解调电路什么是信号调制？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？什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？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。
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
us
' uo
3.1.2 包络检波电路 包络检波的基本工作原理是什么？
O a)
t
O b)
t
由图可见，只要从图a所示的调幅信号中，截去它的下半部， 即可获得图b所示半波检波后的信号 (经全波检波或截去它 的上半部也可)，再经低通滤波，滤除高频信号，即可获得 所需调制信号，实现解调。包络检波就是建立在整流的原 理基础上的。
b）正输入等效电路 R1 us>0 ∞ + + N1 us
R2
R4 R3
∞ + + N2 uo=us 测控电路
N1跟随器 N2的同相输入端与反相输 入端输入相同信号，得到 uo=us
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
a) 电路图 R1 us R2 VD1 R4
3.1.2 包络检波电路
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∞ +
u1
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
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
(3) 信号相加调制
T1 + ux 调 制 信 号 VD1 + uc T2 i1
3.1.1 调幅原理与方法
T3 RL i3 + uo _
_
RP + ux
_
载波信号 VD2 i2
相加只是形式，实际上由uc控制，工作在开关模式。
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精
3. 信号调制解调电路
张国雄
天津大学精密仪器与光电子工程学院 精密测试技术及仪器国家重点实验室 电子邮件：gxzhang@
测控电路
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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
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R1 R1 R3 F R4 U
R2 Uo R3
R2 R4
应变式传感器输出信号的调制
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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
(3) 用机械或光学的方法实现调制
4 3 2 5 6
1
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 三、电路调制(1) 乘法器调制测控电路2014-6-19
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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。
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。
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
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。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：
mX m mX m us cos(c Ω)t cos(c Ω)t U xm cosΩt cos ct 2 2
O uc O t t
（一）相敏检波的功用和原理 x
us
O t
uc
us
1 1 x us
O
t
4
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
（一）相敏检波的功用和原理
3.1.3 相敏检波电路
(1) 为什么要采用相敏检波？ 第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信 号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对 它们整流。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的 能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。
-8V
us U xm cosΩt cos ct
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b) 实用电路
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3.1 调幅式测量电路
(2)开关电路调制
V1
V2 ux uo=us
3.1.1 调幅原理与方法
ux O Uc O uo O Uc uo=us t
t
Uc
t
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.2 包络检波电路 什么是包络检波？ 从已调信号中检出调制信号的过程称为解 调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随 调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形 状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包 络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。
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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
1 A 2 B 2 1
a) 检出最大值 π n
b) 误差最大情况
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？ 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。
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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
(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。
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
(1)半波精密检波电路
R2
3.1.2 包络检波电路
R4 i VD1 VD2 + + u – u A – A R3 + uA – C ∞
R2
R1 i1 + us –
∞
+ + N1 半波整流器
+ us
+
+ N2 低通滤波器 uo
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
非线性 低通 器件 滤波器
b) 晶体管检波电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.2 包络检波电路
（二）精密检波电路
为什么要采用精密检波电路？ 二极管VD和晶体管V都有一定死区电压，即二极 管的正向压降、晶体管的发射结电压超过一定值 时才导通，它们的特性也是一根曲线。二极管 VD和晶体管V的特性偏离理想特性会给检波带来 误差。为了提高检波精度，常需采用精密检波电 路，它又称为线性检波电路。
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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
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： Us=(Um+mx)cosωct
ux uc Kxy x y
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