精密測控電路

與驅動技術王雷前兩章小結器件選型：電阻、電容、電感、晶體管，運放

運放：通用型、超精密型、高輸入組抗型、自動調零型、自動增益調整型、隔離放大器電路設計：晶體管放大電路與邏輯電路、運放放大電路（注意：雙運放、三運放差分放大電路）、電橋放大電路、模擬隔離放大電路、數字隔離電路阻抗概念推廣：交流（等效）阻抗，PN結、電源、集電極第三章信號調制解調電路第一節

基本概念第二節

調幅式測量電路與檢波電路第三節

調頻式測量電路與鑒頻電路第四節

調相式測量電路與鑒相電路第五節

脈沖調制測量電路及其解調第一節基本概念1.基本概念最早來源于無線電廣播。定義：調制信號、載波信號、已調信號（調幅信號）對精密測控電路與驅動技術而言，同理，調制后信號容易實現與噪聲的區別、傳輸與分離，當然也需要增加解調環節。2.調制方法（1）在傳感器中調制：“感”（2）在電路中（對傳感器輸出信號）調制：“傳”3.分類（1）以高頻正弦信號作載波：調幅、調頻、調相（2）以脈沖信號作載波：脈沖寬度調制（也可調頻/相）第二節調幅式測量電路與檢波電路1.調幅數學模型調制信號：x=Xmcos

Ωt

(傅里葉分解思想)載波信號：uc=Um0cosωct，常令Um0=1調制深度：m已調信號（調幅信號）

us=mXmcosΩt

*Umcosωct=mXmUm/2cos(ωc+Ω)t+mXmUm/2cos(ωc-Ω)t（上、下邊帶）調幅信號：1）含載波、2）雙邊帶、3）單邊帶圖3-1雙邊帶調幅信號與含載波調幅信號為提高解調精度，要求ωc>>Ω設ωc=nΩ，包絡峰值相對誤差1%時n>23，0.1%時n>71一般要求n>10。2.傳感器調幅（舉例）圖3-2應變片測量梁的變形交流電橋（激勵）是典型情況，激勵信號（也可能是機械方式）變直流為交流，信號處理容易濾除50Hz工頻等低頻干擾。（1）應變片測梁變形1.測針，2.線圈，3.磁芯，4.被測件圖3-3調幅式電感位移傳感器（2）電感測微儀3.電路調幅（對精密測控電路與驅動技術意義有限）（1）乘法器調幅誤差因素少，精度最高（如AD834，500MHz）。圖3-4MC1496乘法器電路（2）開關式相乘調幅調制信號×載波頻率方波；方波傅里葉分解；帶通濾出上、下邊帶信號。圖3-5開關式相乘調幅（3）信號相加調幅（平衡調制電路）載波幅度遠大于調制信號，起控制開關器件作用（方波）；兩個回路載波信號在變壓器副邊抵消，只留下調制信號ux和方波信號乘積項；傅里葉分解，濾出上下邊帶信號。圖3-6信號相加調幅電路通信電路，效果很差！4.包絡檢波數學模型圖3-1包絡檢波原理詳細推導略若為含載波調幅，要求調幅信號不過零若為雙邊帶調幅，要求調制信號單極性，亦即調幅信號不過零5.包絡檢波方法（1）二極管峰值檢波、晶體管平均值檢波圖3-7二極管、晶體管包絡檢波usuo'OOtta)b)包絡檢波直流、交流成分含義：以振動測量為例，直流分量對應振動中心位置，交流分量對應振動幅值。圖3-8包絡檢波原理（2）精密整流半波包絡檢波圖3-9精密整流半波包絡檢波VD1作用：（1）在us正半周提供直流靜態工作點（否則開環飽和），運放重要使用條件！

（2）使us在正負半周負載基本對稱。平均值檢波，也稱線性半波檢波電路。（3）精密整流全波包絡檢波圖3-10精密整流全波包絡檢波電路圖a)中，R’3=2R3。圖c)中，R3下方電阻也是R3，可取R1=R2=R3=R4/2。6.相敏檢波數學模型包絡檢波：1）要求調制信號為單極性；2）不區分載波頻率（信號與噪聲）。相敏檢波：具有選頻和鑒相能力，需提供載波信號作參考（若有相位延遲，必須足夠小）提供頻率相位信息！核心在相“乘”。若參考信號相對調制信號存在相移（須足夠小且固定）7.相敏檢波方法（1）乘法器相敏檢波：誤差因素少，精度最高。（2）開關式（相乘）半波、全波波相敏檢波圖3-9開關式全波相敏檢波電路（3）相加式半波/全波相敏檢波圖3-10相加式半波相敏檢波電路

圖3-11相加全波通信電路，精度很差！（4）精密整流型全波相敏檢波圖3-12精密整流型全波相敏檢波電路精密整流包絡檢波電路中兩二極管改由參考信號Uc