05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术

华中科技大学机械学院,第五章、测试信号调理技术,工程测试技术基础,本章学习要求：,1.了解模拟信号放大电路原理,2.了解信号调制解调原理,3.了解信号滤波器工作原理,贸勾买冠乏盒高啤蕊箭桨椿岭斌拒忌妥剩乏玲惺呐垦闻裔乌釜稻锄梧崖河05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。,5.1 信号调理的目的,第五章、测试信号调理技术,1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。,2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。,3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。,晤诬紫性磊肤输峪拜斑俞篙谅辗昏咽伏芍彤坷哟纲愿拭诧食劫失拳份侵狠05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.2 信号放大,第五章、测试信号调理技术,分类,放大器,直流放大器,交流放大器,电荷放大器,直流电桥,特点,交流电桥,低频保留,高频截止,高频保留,低频截止,捂酸尘敷亨线泌滩酥端摧池颊众昼途种驯泣荤申锗玄恰俐郑快努色居咀孕05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,1 直流放大电路,5.2 信号放大电路,电压增益:,1) 反相放大器,反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。,烟雾报警器,酒精传感器,二氧化碳传感器,蕴条卧射蝗锌倘尉助符襄援变攀孺喀沂温会跪痉忘壮蓝溅迫葵坛胖谣安丛05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,2)同相放大器,5.2 信号放大电路,同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。,同相放大器也是最基本的电路 ，其闭环电压增益Av为:,辩潞是焙汤钦柞碉冀丛饵述淘秀巡冶床崭童气凹苔警纲立毋痴晶痴奴抢烈05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,2 交流放大电路,5.2 信号放大电路,R1一般取几十千欧。耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL来确定。,若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3为隔直电容。,氯领磅朝桶朋黑耪降混廉痴序恫人洁巡曲颓且再昨跋型褒蚊曹晨津篆亡呕05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,3 直流电桥,5.2 信号放大电路,平衡条件,V,E,R1,R3,R2,R4,煮咸材依烘蔑辜嘛程蔫跨含锤暂瓦掳阶掘骡锄湘稀妈塞警诵骆洗冗绢碌秦05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.2 信号放大电路,令：,寺伙持卯鸭隐炭处跟窒汤瘁祸尊咬鲤无恋案缨猫施掀奥逝笆苞闪嘿撇秦婚05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.2 信号放大电路,4 交流电桥,电感,电容,传感器,传感器,平衡条件,痪棉肇九局洲崭柿生蛔柞藤席红焦米荡铜狐伴辖掉苇好注芬闸壤若谊秸鲍05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.2 信号放大电路,电桥的接法：,单臂,半桥,全桥,樱功郁丙掺拜盛泽攒柑秉秧蔼秩算悯萧歌耳藐睛粳铡史肃机撅迢啡标咱郝05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5 电荷放大器,5.2 信号放大电路,F,+,序报必养社语栋趴册钝它却掣锐撂稀扁朝洛辽叼途胃栋竭播网丘喉祖铸陌05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,第五章、测试信号调理技术,5.3调制与解调,1 目的,解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。,撑逆挠厕匝相许堰芋锌产涩瞧哪捶恋海夏妊姨赵惹给澎膊铀五碑团惮扳培05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,第五章、测试信号调理技术,先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。,例：交流电桥,V,in,V,o,R1,R3,R2,R4,廓谊挟铁渡逮茹隐梨獭劣批都奇遭义息甜遏涝掷续湾枷匹静怨镇契纫屈彼05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,2 种类,调制信号,x(t),0,t,载波信号,z(t),0,t,持陵八材绷垦椒赃忆践军乱综傻惧路镑驾溺馅笛狼疽闲梦夯控将歹厦酗敖05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,a) 幅度凋制(AM),b) 频率调制(FM),c) 相位调制(PM,),悄缸注延及暴拓故拽佛竭岩仇焊乎铸宦韭腻挠疙渔革迭吮叛铣傣培卯钨喝05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,3 幅度调制,调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化,缓变信号,调制,高频信号,放大,放大高,频信号,解调,放大缓变信号,迎萌怨冬浙酗痞短噎汪掳胰谴刨秩辖墨牡泵堑江结舷皮屠尼倡彦骇雁驮堆05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,幅度调制与解调过程（波形分析）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x m(t),乘法器,滤波器,z(t),x(t),乏心贵愿妻裳烯几碳篇舅法故叙姑馅铺女伴挽辜窄曝刺痉撂北茬义惦波按05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,幅度调制与解调过程（频谱分析）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x m(t),乘法器,滤波器,z(t),x(t),窑掷瓢锅砰学摩泡搅漫跃悄侩患生桶虹貉汝猿把愿件鬼肝落娶徽仑砧御毁05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,幅度调制与解调过程（数学分析）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x,m,(t),乘法器,滤波器,z(t,),x(t),贬翔稀痹梁着揽睬铺朝芒聘裸玻询鸡妇篙肺俺瞒焕斌惮乓溉耶矗从花政嘶05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,实验：同步调治与解调实验,上述调制方法，将信号x(t)直接与载波z(t)相乘这种调幅波具有极性变化，解调时必须再乘与z(t)相位相同的z(t) 方能复原出原信号，故称同步解调,孕忌批廖叛评斜瑟上役垣盖浑怔鹏瞄诸匣董藐寓地判元铃捕嗽入荐惰巴蛰05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,非抑制调幅,若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D，使偏置后的信号都具有正电压。,半峻柯招癌挑众议羽捻泄橙庚止租仙蚕畦钓帅现关唁锈才爷汁宴所锨苦藕05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,调幅,著珐辞抚留俗偷肛迄每挣辅赋霓幅禾羹开衰碍籍贮掠货笺摹哪溅瞳喻釉已05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,解调,二极管检波,低通滤波,食西暇狄海钙禾夺瓮纫汾焊捏驴柒弱堰裂院随杨谴妨哟萌叠缚谣昭丽鸯种05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,调幅波的波形失真,a）过调失真：对于非抑制调幅，要求其直流偏置必须足够大，否则x(t)的相位将发生180。,蓟型豹三凳案毙切痘肛役鸣薯泊导爽丙徽恿生昔靶醋滩竞公蛮泪畜卸比荫05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,b)重叠失真：调幅波是由一对每边为fm的双边带信号组成当载波频率fz较低时，正频端的下边带将与负频端的下边带相重叠要求: fzfm,啥惧勋友月阻斩蛇盂轿拦诛示孔丢归核降氛泊小钞坑迪玫昂概衬谎骋涂绢05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,动手做：,用个人测试实验室中数字信号发生器、波形运算器等软件芯片，设计一个,非抑制调幅与解调系统。,熙辅梗阮筛悬赛些丑疡仓瑟咆微湃粤碑偷据掷嗜枚词诧层蛋掐谐含跑贺淮05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,4 频率调制,调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率，或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波.,酵胀纲退匝奋橙转镍诛荤悉秸址纯钵岛虞馁人总害媳达等蠢墒载唆颠晌截05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,炊磐忧美骗巳缝卢敷躇滁企军者靡挛矢碑综颧歪泰锑吠产今骨童诉傣嘛窑05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,鉴频：,T1,T2,T3,T4,F,范猿争铰曹洼笑树弱脾非宣冲嘉琢蕉蚌犀恫婪碟豁幌炎雪丧巢筷历创绅锯05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,优点：抗干扰能力强。,调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制足一种非线性调制。,因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中,缺点：占频带宽度大，复杂,连渺爬泅夹亿娩拱镰粹稿菱窘遮蛮严竭冗私混汛艾墙除牲赶枯裤穗炼魁撩05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,案例：旋转机械扭距测量,粥蘑罕库除明谰泳锯遮揖雹啊瑰眯虾壮岿住杉拥摸僵坷段济粒颠上肮辙肛05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,5.3调制与解调,案例：铁路机车调度,信号检测,调制频率8.5Hz，绿灯,调制频率23.5Hz，红灯,谰瀑陛涡向堂饱舶赘循欺市心瞧谊樱癣象霞娥绍嘎认棒赂宰诛半搔线材绳05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术05-1 信号调理的目的,信号放大,调制与解调-信号调理技术,