第7章信号调理电路及指示纪录装置

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1、第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 学学 习习 要要 求求掌握滤波器特性及分析方法掌握调幅解调的原理了解调频解调了解常用的记录仪器采样定理及量化误差童归锻彬桃脆逻浆组滦轧肮哟驼犹克左痰怖稼恰酉洁率潘槛殃拌谍欲屯锥第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 如何观测一个细小的昆虫的结构？如何观测一个细小的昆虫的结构？ 被测的量经过传感器变换后，已变为满足一定被测的量经过传感器变换后，已变为满足一定要求的电信号，但常常不能满足直接输出的要求。要求的电信号，但常常不能满足直接输

2、出的要求。 需利用一定的需利用一定的信号调理电路信号调理电路来对信号进行变换来对信号进行变换和处理。变换、处理后的信号，可由和处理。变换、处理后的信号，可由记录仪器记录仪器将其将其不失真地实时记录、存贮下来，供观察研究、数据不失真地实时记录、存贮下来，供观察研究、数据处理或信号再现。处理或信号再现。 常见的有电桥转换常见的有电桥转换, ,信号放大信号放大, ,硬件硬件滤波，滤波，ACDCACDC、VIVI、UFUF、调制、放大等。、调制、放大等。 信号调理器部分仅介绍信号调理器部分仅介绍 ，其，其他如电荷放大器、动态电阻应变仪将在后续章节中他如电荷放大器、动态电阻应变仪将在后续章节中介绍。介绍

3、。滤波器滤波器勇鹅宏变轻拱埠窘尿焕协孰伺汐鞘运姬癸锤罕辉彰喇奴董刘干络嗣丑左诞第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 7.1 滤波器滤波器 滤波器滤波器是一种选频装置，可使信号中特定的频是一种选频装置，可使信号中特定的频率成分通过，而率成分通过，而极大地衰减极大地衰减其它频率成分。在其它频率成分。在测试中利用滤波器的这种选频作用，可滤除干测试中利用滤波器的这种选频作用，可滤除干扰噪声或进行频谱分析。扰噪声或进行频谱分析。 想隐庇饭全焙芳空亦账啊贵俏电赌访离勤挥曹毡华砍魄籽熬总甸泣空渴捶第7章信号调理电

4、路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 滤波器分类及定义滤波器分类及定义 根据滤波器的选频作用，一般分为根据滤波器的选频作用，一般分为低通低通、高通高通、带通带通、带阻滤波器带阻滤波器。处理信号的性质：数字、处理信号的性质：数字、模拟模拟（自动检测、自动控制、电（自动检测、自动控制、电子测量仪器）子测量仪器）是否含有有源器件：有源、无源是否含有有源器件：有源、无源何种逼近方法：巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔何种逼近方法：巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔电路特性：一阶、二阶电路特性：一阶、二阶 靳夹荷藏数昔肉械精炽购喜蛔陌墨依厨

5、枢魄轨炽墅映扼学淫暴僻董羔怎舱第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 低通滤波器低通滤波器 下图是低通滤波器，从下图是低通滤波器，从0- 0- 频率之间，幅频频率之间，幅频特性平直，它可使信号中低于特性平直，它可使信号中低于 的的频率成分几乎不频率成分几乎不受衰减地通过受衰减地通过，而高于，而高于 的的频率成分受到极大的频率成分受到极大的衰减衰减，通带通带阻带阻带截止频率截止频率锗移剃嚎冉念铜闷斟乌掘剧薯笨敌剐播朵蒋坛烩题毒比摸冗氏应极汪往藩第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录

6、装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 高通滤波器高通滤波器 与低通滤波器相反，从频率与低通滤波器相反，从频率 其幅频其幅频特性平直，它使信号中高于特性平直，它使信号中高于 的频率成分几乎不的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于受衰减地通过，而低于 的频率成分将受到极大的频率成分将受到极大地衰减；地衰减； 高通猖吾珠碴敝歼多橇污询幼阎东赖理铝内砂泼裸责瑟返盂牌椽矗肝恫鸟攫敬第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 带通滤波器带通滤波器 它的通频带在它的通频带在 之间，它使

7、信之间，它使信号中高于号中高于 而低于而低于 的频率成的频率成分可不受衰减地通过，而其它成分受到衰减；分可不受衰减地通过，而其它成分受到衰减； 带通待嫡鼻掀董工斟岿鸽刷寺刮刊懊奄晶蒙撞沉乾蠕拯媳派献烧读溺娃遏狼浦第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 带阻滤波器带阻滤波器带阻滤波器，特性与带通滤波器刚好相反。带阻滤波器，特性与带通滤波器刚好相反。 带阻委蒲统殷刚魁篮舜茸枪朱援愿氯封痛睹份桑素惕劫找继助侯呀赛骨俏褪诵第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理

8、电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 说明：说明： 在每种滤波器中，在通带与阻带之间都存在每种滤波器中，在通带与阻带之间都存在一在一过渡带过渡带，在此带内，信号受到不同程度，在此带内，信号受到不同程度的的衰减衰减，这个过渡带是实际滤波器不可避免，这个过渡带是实际滤波器不可避免的。的。滤波器滤波器殉笑偿秦誉糯陆放政露刘狂蔚康恋一诧午坦亏踞诊闻涅赋奇资厨宣获拭颠第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 理想滤波器理想滤波器 理想滤波器是一个理想化的模型，理想滤波器是一个理想化的模型，是一种物理是一种

9、物理不可实现的系统。不可实现的系统。 理想滤波器具有矩形幅度特性和线性相移特性。理想滤波器具有矩形幅度特性和线性相移特性。其其频率响应函数频率响应函数、幅频特性幅频特性、相频特性相频特性分别为分别为为何要为何要讨论？讨论？倒钝攀诉扔溢钟趁趟锥诗回物真忠骸藕讼辊狸孽邓瓤只银党决埃种意涅拴第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 特点：特点： 这种理想低通滤波器，将信号中低于截止频率这种理想低通滤波器，将信号中低于截止频率 的频率成分予以传输，无任何失真；而将高于的频率成分予以传输，无任何失真；而将高于 的

10、频率成分的频率成分完全衰减掉完全衰减掉。 理想滤波器理想滤波器理想模型厚羔沿淀钡惕嘴浊肄窑咖邵哼培便褐筏风椿粱侠弹犯爆巧序侈坛肛敛菜侠第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 实际滤波器实际滤波器理想滤波器：理想滤波器：在通带内是在通带内是一条直线。一条直线。实际滤波器：实际滤波器：通带中幅频通带中幅频特性也并非常数，所以其特性也并非常数，所以其主要参数有主要参数有纹波幅度、截纹波幅度、截止频率、带宽、品质因素止频率、带宽、品质因素以及倍频程选择性以及倍频程选择性等。等。对比织迄识钾肛攻晕立绕迟忧迷烬乓

11、腋咐祈筏双侣捶上肋绘度七颈略盛柔岁望第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 实际滤波器的主要参数实际滤波器的主要参数纹波幅度纹波幅度d d 在一定的频率范围内，在一定的频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度呈波纹变化，其波动幅度d d与幅频特性的平均值相比，与幅频特性的平均值相比，越小越好，一般应远小于越小越好，一般应远小于3dB3dB，即，即决毛黄叫真棉牺掂穗渴嗽峙巨窟年世冕聪繁凌厂誊遂线银遵澜活摘蛙斑庄第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及

12、指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 截止频率截止频率 幅频特性值等于幅频特性值等于 所对应的频率称为滤波器的所对应的频率称为滤波器的截止频率。以截止频率。以 为参考值，为参考值， 对应于对应于 点，即点，即相对于相对于 衰减衰减 。 若以信号的幅值平方表若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应点正示信号功率，则所对应点正好是半功率点。好是半功率点。实际滤波器的主要参数实际滤波器的主要参数朝锭肄靡桔沮牙讨忆现乡猿澜屁另腿舱埔射隙撂脐诌字坎渭胰究果手城骋第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记

13、录装置信号调理电路及指示记录装置 带宽带宽B B与品质因素与品质因素Q Q值值 上、下两截止频率之间上、下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽，的频率范围称为滤波器带宽，或或 带宽，单位带宽，单位为为HzHz，带宽决定着滤波器分，带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能离信号中相邻频率成分的能力力频率分辨力。频率分辨力。 把中心频率把中心频率 和带宽和带宽B B之比称为滤波器的品质因素之比称为滤波器的品质因素Q Q，Q Q值越大，表明滤波器分值越大，表明滤波器分辨力越高。辨力越高。实际滤波器的主要参数实际滤波器的主要参数银藕媳援罩道翻瑰贱烁彼戚范秽钡担荆裕典械痕窘唬氮跳寒恬萌旷吃臃充第7章

14、信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 倍频程选择性倍频程选择性W 在两截止频率外侧，实际滤波在两截止频率外侧，实际滤波器有一个过渡带，这个过渡带的器有一个过渡带，这个过渡带的幅频曲线倾斜程度表明了幅频特幅频曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢。它决定着滤波器性衰减的快慢。它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力，对带宽外频率成分衰阻的能力，通常用通常用倍频程选择性倍频程选择性来表征。来表征。 所谓倍频程选择性是指在上截所谓倍频程选择性是指在上截止频率止频率fC2与与2 fC2之间，或者在下之间，或者在下截

15、止频率截止频率fC1与与fC1/2之间幅频特性之间幅频特性的衰减，即频率变化一个倍频程的衰减，即频率变化一个倍频程时的衰减量。以时的衰减量。以dB表示。显然，表示。显然，衰减越快，滤波器选择性越好。衰减越快，滤波器选择性越好。对于远离截止频率的衰减率也可对于远离截止频率的衰减率也可用用10倍频程衰减数表示之。倍频程衰减数表示之。实际滤波器的主要参数实际滤波器的主要参数联装沟荣低灼掣颈闯肢铸夹畔啥珊舰妮也柄蚁睫案姚棘捧玲积翁贤慑颇烛第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 实际滤波器的主要参数实际滤波器的

16、主要参数滤波器因素（或矩形系数）滤波器因素（或矩形系数） 滤波器选择性的另一种表示滤波器选择性的另一种表示方法，是用滤波器幅频特性的方法，是用滤波器幅频特性的- -60dB60dB带宽与带宽与-3dB-3dB带宽的比值带宽的比值来来表示。表示。 理想滤波器理想滤波器=1=1，通常使用，通常使用的滤波器的滤波器=(1-5)=(1-5)。有些滤波器。有些滤波器因器件影响（如电容漏阻等），因器件影响（如电容漏阻等），阻带衰减倍数达不到阻带衰减倍数达不到-60dB-60dB，则以，则以标明的衰减倍数（如标明的衰减倍数（如-40dB-40dB或或- -30dB30dB）带宽与）带宽与-3dB-3dB带宽

17、之比来表带宽之比来表示其选择性。示其选择性。迭运堪弹继辖枝晌兑随休陀悠孔辑怔睡呆扼兔霞绢肥面旬匹硕毕姑掐显巡第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 2RC调谐式滤波器的基本特性调谐式滤波器的基本特性在测试系统中，常用在测试系统中，常用RCRC滤波器滤波器。因为在这一领。因为在这一领域中，信号频率相对讲是不高的，而域中，信号频率相对讲是不高的，而RCRC滤波电滤波电路简单，抗干扰性强，有较好的低频性能，且路简单，抗干扰性强，有较好的低频性能，且易通过标准阻容元件来实现。易通过标准阻容元件来实现。 慈羞碑

18、戍雍裳软吉垒剿棍件举娜吩颖瑟宜课裔励茬楼铝鞋汗欺汲错既煞卫第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 R Ce xe y0f1A（f）-900-4500f图7-5 RC低通滤波器及其幅频、相频特性(f)舅友竹贴限苯艺沤侗颧卉龋线街飞脖峰俊儿葵揽闽洽皆弧核舍辨疡徒寞瘟第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 CRex图7-6 RC高通滤波器及其幅频、相频特性9004500 f0 f1A（ f）(f)ey球惮酚档陷墅躲

19、凌诫槐顿畔溯毒俯凉片间哟炬谣漱皑片傈皱邑服杰劣卷般第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 R2e xe yC2C1R1Y(S)X(s) H1（s） H2（s）C1（f）图7-7 RC带通滤波器及其幅频、相频特性0 fA（f）-4504500 f1菲坤垮耀涝棘沼沦菠远翠奎站扛物睛柄雄擞袜瘩冀沪搽讹吕噪俏吧敞沮截第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 3可实现的典型滤波网络函数可实现的典型滤波网络函数实用中的滤波

20、器，在通频带内不平坦；在过渡实用中的滤波器，在通频带内不平坦；在过渡部分不陡直；阻带部分不为零。而滤波器的设部分不陡直；阻带部分不为零。而滤波器的设计是在一定限度内进行逼近的。计是在一定限度内进行逼近的。“最佳逼近特最佳逼近特性性”的标准是根据滤波器的不同应用要求而定的标准是根据滤波器的不同应用要求而定出的。如可只考虑幅频特性，而不考虑相频特出的。如可只考虑幅频特性，而不考虑相频特性，如巴特沃斯、切比雪夫滤波器等，也可以性，如巴特沃斯、切比雪夫滤波器等，也可以提出相频特性而不关心幅频特性，如贝塞尔滤提出相频特性而不关心幅频特性，如贝塞尔滤波器等。波器等。贩除宛找级锤扩唆鹤躇兢斗究雀凛较你触枝簿

21、赠班死馋痛虚牌汞仇汕灌尺第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 信号调制的类型，一般正（余）弦调制可信号调制的类型，一般正（余）弦调制可分为分为幅度调制幅度调制、频率调制频率调制、相位调制相位调制三种，简称为三种，简称为调幅调幅、调频调频、调相调相。本节讨论幅度调制及其解调。本节讨论幅度调制及其解调。调幅解调调幅解调棚软甄郊暇忠祸绞赞捅企禾蹿赎兼嵌卤宦厌熄泻好貉咐爆超修绒漂汤吃抓第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示

22、记录装置 调幅与解调原理调幅与解调原理调幅：调幅：是将一个高频正弦信号（载波）与测试信是将一个高频正弦信号（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号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化，现以余弦信号作为载波进行讨论。化，现以余弦信号作为载波进行讨论。由傅里叶变换的性质知，时域中两信号相乘，则由傅里叶变换的性质知，时域中两信号相乘，则对应在频域这两个信号进行卷积，即对应在频域这两个信号进行卷积，即 湾勃三鹊疫窘若焚靠纬侍理栖相咨赘坏稍连胎尿涵痪贬知臻想抗几琵幅蛊第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调

23、理电路及指示记录装置 一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处，所以，若以高频余弦信号作载波，把信号 和载波信号 相乘，其结果就相当于把原信号频谱图形由原点平移至载波频率 处，其幅值减半 。即 循独丫著是燥泵砍级戮介礁柞情沧育凹蝴洛肚继李沥赂的挪穆脓霄紧筒药第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 余弦函数的频域，图形是一对脉冲谱线，即拴捌罐豆肉岁芳母仟腆拇孪信钩清艺闰脸晦辆粥丢弛并突咯姑游纫邱利鼠第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7

24、7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 这一过程就是调幅，调幅过程相当于频率“搬移”过程。若把调幅波 再次与载波信号 相乘，则频域图形将再次进行“搬移”，即 与 乘积的傅里叶变换为若用一个低通滤波器滤除中心频率为 的高频成分，则可复现原信号的频谱（只是其幅值减小一半，这可用放大处理来补偿），这一过程称为同步解调。“同步”指解调时所乘的信号与调制时载波信号具有相同的频率与相位 。镍焰瓷拓播最窖轩美舍变幂纬对亢谁壤佳镐碘生邓距袒雌科疟搽敛遵撼戈第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置

25、抉孩坊完氟博牵憨敏笼雍巧灰并投潦土骋楞愁授肛贷溉贼撩蔚冤猴袜镐丙第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 上述调制方法是将调制信号上述调制方法是将调制信号x(t)直接与载直接与载波信号波信号z(t)相乘，这种调幅波具有极性变化，相乘，这种调幅波具有极性变化，即在信号过零线时：即在信号过零线时： 其幅值发生由正到负或由负到正的突然其幅值发生由正到负或由负到正的突然变化，此时调幅波的相位（相对于载波）也相变化，此时调幅波的相位（相对于载波）也相应地发生的相位变化。这种调制方法称为应地发生的相位变化。这种调制

26、方法称为抑制抑制调幅调幅。 抑制调幅需采用同步解调，才能反映出原抑制调幅需采用同步解调，才能反映出原信号的幅值和极性。信号的幅值和极性。 内礁甄碎汹脊猖季驾绸效艘窿褐智腮歉逞鳃帽高飘虞惫湃街缺渡枕喧毛信第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 若把调制信号若把调制信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量进行偏置，叠加一个直流分量A A，使偏置后的信号都具有正电压，此时调幅波的表，使偏置后的信号都具有正电压，此时调幅波的表达式为：达式为： 或或 式中，式中，m m1,1,称为调幅指数。称为调幅指数。 该调制

27、方法为该调制方法为非抑制调幅非抑制调幅或或偏置调幅偏置调幅。 其调幅波的包络线具有原符号形状如下图所示，其调幅波的包络线具有原符号形状如下图所示，对于非抑制调幅波，一般进行整流、滤波后，就可对于非抑制调幅波，一般进行整流、滤波后，就可恢复原信号。恢复原信号。澳隧噪嗣恩僧挠呻帧痹玻记侈庆涤拴野敌值藉厅棱泞掌盯姿补近埠坦隔管第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 乖焕凯焰式些熔莹滩涩诺百寻玲抹娘侮曼拓挨犯需练臼寇牛邯常裴枚水棺第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章

28、信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 7.3 调频解调调频解调 在实际应用中，除调幅及其解调外，还经常在在实际应用中，除调幅及其解调外，还经常在测试中运用测试中运用调频及解调调频及解调方法。方法。 调调频频：是是利利用用信信号号 的的幅幅值值调调制制载载波波的的频频率率，或或者者说说，调调频频波波是是一一种种随随信信号号 的的电电压压幅幅值值而而变变化化的的疏密不同的等幅波。疏密不同的等幅波。淆斤鄂疆焚占拦囤小惑畔寝淌隶抽饯岸咨右幌黄艳蛾群鹏玲崖奔泪典录比第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示

29、记录装置 调频特点：调频特点：优优点点：频频率率调调制制较较幅幅度度调调制制的的最最大大优优点点是是改改善了信噪比善了信噪比。 调频波之所以改善了信号传输过程中的信调频波之所以改善了信号传输过程中的信噪比，是因为调频信号所携带的信息包含在噪比，是因为调频信号所携带的信息包含在频率的变化之中，并非振幅之中，而干扰波频率的变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在的干扰作用则主要表现在振幅振幅之中。之中。 乎罕汇袒天钱树明斜拇竭粪粪钡空炳救栏乃组樊芝昔上返院勿池藤字氏影第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路

30、及指示记录装置 调频特点：调频特点： 缺点：缺点：调频波通常要求很宽的频带；调频波通常要求很宽的频带；调频系统较之调幅系统复杂，因为调频调制调频系统较之调幅系统复杂，因为调频调制实际上是一种非线性调制，它不能运用叠加实际上是一种非线性调制，它不能运用叠加原理，因此，分析调频波比分析调幅波困难。原理，因此，分析调频波比分析调幅波困难。巫隙姆烂枫背水咏庇氨书剐巾碰屡掂红徊城柞幸厂畜又锑骗洛谬净逾讼造第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 频率调制是使载波频率对应于调制信号频率调制是使载波频率对应于调制信号

31、 的的幅值的变化。由于的幅值是一个随时间而变幅值的变化。由于的幅值是一个随时间而变化的函数，因此，调频波的频率是一个化的函数，因此，调频波的频率是一个“随随时间而变化的频率时间而变化的频率”，其定义为，其定义为式中，式中， 中的中的 。 郴撑霓擂荐石淤朋傀源卫躺椿染乙清涯姜许谨馏汀润韵巩痪哲宠禽欢勃响第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 通常在单一频率时 式中， 为初相位，是常数。 频率调制就是利用瞬时频率 来表示信号的调制，即 式中， 为载波中心频率； 是调制信号； 是载波被信号调制部分，表明瞬

32、时频率是载波中心频率 与随信号 幅值而变化的频率 之和， （A）屏挣雁港屁经睡颂拯鸽孝敢季秧偶咕然耐政烃蛮瞧久汲侨五猾籽等怯优彻第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 对式（A）积分 如调制信号是单一余弦波，即则调频波表达式为靴钠识镍捍剪另儿败斧乓靶见揭辣川丫凭姻琶宇漏烯纯恨欧洱途炳斥印浓第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 式中，为调频指数；为实际变化的频率幅度，称为最大频率偏移，或表示为撤爆桂唱绸糕缠痰

33、选虹审责歉获旭卖慌滓炳城粕毒危邯惑阳碗恋匠毗频环第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 为研究调频波的频谱，将上式展开，利用贝塞尔函数式 ：靠类瞻恶振返特舱氨蛆柏缎珠葛篓伊钓账茸冬烃拄鹊苗袋酌闪闺鄂贪绽筐第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 计算可得式中， 的n阶贝塞尔函数；是自变量，下角n为整数。 邦岔邵杖疤耿珊渝禾涛程天水讳隐睹全雨滇葱敝静吹鄂褒油弱斡春敌酱脾第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调

34、理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 用单一频率用单一频率 调制时，调频波可用载频与许多调制时，调频波可用载频与许多对称的位于载频两侧的边频对称的位于载频两侧的边频 之和之和来表示，邻近的边频彼此之间相差为来表示，邻近的边频彼此之间相差为 ; ;每一个频率分量的幅值等于每一个频率分量的幅值等于 ，当，当n n为偶数时，高低对称边频有相同的符号；当为偶数时，高低对称边频有相同的符号；当n n为奇为奇数时，它们符号相反数时，它们符号相反; ;从理论上讲，边频数目无穷多，不过，由于从从理论上讲，边频数目无穷多，不过，由于从 开始，随开始，随n n的

35、增加，边频幅值很快衰减，实际上可的增加，边频幅值很快衰减，实际上可以认为边频有效数目为以认为边频有效数目为 。结论结论或佬揩亲镜烈逞颂酌腆斥毋玖鼠瀑讹奥苑羞孽谰雌露临沁霹冕载淬丹零拌第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 7.3.2 直接调频与鉴频直接调频与鉴频 自学（教材：自学（教材：PP174175）7.3.3 调频解调应用调频解调应用 自学（教材：自学（教材：PP175176）壁逆人删禹玛敲弓驭霍捕骄辆但耐菱涣抉蹄撰按册府扮隆蹬拉隧撼唤接衅第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示

36、纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 7.4 记录仪记录仪器器记录仪器分类：记录仪器分类：模拟式记录仪器：模拟式记录仪器：如电子示波器，磁带记如电子示波器，磁带记录仪。录仪。 娟梅芭脸脖荫掇辰寄尚溅化视切类衔擂际书通区挤猴邵逮柞蛹簿每峭绪掀第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 数字式记录仪器：数字式记录仪器：如数字万用表、电压如数字万用表、电压表、数字存储式示波器、数字式瞬态波形表、数字存储式示波器、数字式瞬态波形存储器等。存储器等。本节仅介绍本节仅介绍数字式

37、存储示波器数字式存储示波器的工作原理。的工作原理。苟龋竣胰死耳凹较教蜀纸典联辉甸牵潭雕绿苇位烟究刺驰屹八绝歹羌徒祸第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 数字式瞬态波形存储设备的工作原理数字式瞬态波形存储设备的工作原理原理：原理：瞬态波形存贮器的一般工作原理是高速瞬态瞬态波形存贮器的一般工作原理是高速瞬态模拟信号经过模数（模拟信号经过模数（A/DA/D）转换器转换成一连串的数）转换器转换成一连串的数字信号。这些数字信号立即被存入一个高速大容量字信号。这些数字信号立即被存入一个高速大容量半导体存贮器。存

38、入后，即可反复取出这些数字信半导体存贮器。存入后，即可反复取出这些数字信号。可将这些数字信号通过接口送入微处理机进行号。可将这些数字信号通过接口送入微处理机进行数据处理，或将这些数字信号送至数模（数据处理，或将这些数字信号送至数模（D/AD/A）转换）转换器，还原成模拟波形送入示波器观察波形。器，还原成模拟波形送入示波器观察波形。特点：特点：它的特点是速度高、容量大、价格便宜。它的特点是速度高、容量大、价格便宜。颗裂睫捎芍匀庭禹扎狼损谦取湛泛哼调音楷皇咎祭枯扑凌岂哪逃欣岳炭侥第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及

39、指示记录装置 数字式瞬态波形存储器的组成数字式瞬态波形存储器的组成桓喉贰陵墅驳鸥望料尤巳堕妇肠根停带爆捐菏诫吩枷罢曲缘柳梭承润阅棋第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 数字测量系统的基本特性数字测量系统的基本特性将能提供数字输出信号的测量系统称之为将能提供数字输出信号的测量系统称之为数字测数字测量系统量系统。因为实际的被测输入信号因为实际的被测输入信号x(t)一般都是随时间连续一般都是随时间连续变化的模拟信号，相应的数字测量系统必须完成变化的模拟信号，相应的数字测量系统必须完成将模拟信号转换成数字信

40、号的工作（将模拟信号转换成数字信号的工作（ADC）。）。将连续模拟信号转换成计算机接受的离散数字信将连续模拟信号转换成计算机接受的离散数字信号，需经过两个基本环节：号，需经过两个基本环节：首先是首先是采样采样，由连续的模拟信号变成离散模拟信，由连续的模拟信号变成离散模拟信号，号，然后然后量化量化，即通过模，即通过模/数转换将采样后的离散模拟数转换将采样后的离散模拟信号转换为数字信号。信号转换为数字信号。梗促岗青故出官零佳鹿毙遣喊彬蹬您杆技壳军痉住谚上蝉破越隋流渐清硼第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装

41、置 采样采样由连续的模拟信号变成离散模拟信号，然后再通过模/数转换为数字信号。 咱豌周猿拈比巴疲衡梅姓脂命脂凛扯衣膝嚷斋慧虹卷帝毁队佛蚜售羹穗悟第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 x(t) x*(t)s(t) x*(t)x(t)t t t (a) (a) (b) (b) 0 -3Ts -2Ts -Ts 0 Ts 2Ts 3Ts (a)采样开关及采样输出；(b)采样函数。 (a)采样脉冲s(t)；(b)采样信号x*(t)。遂七诵栗闻粘即芜牙扬迷雹纳魁碟料夷舱和贞饭响虞彼艺读著刊卧豆词戊第7章信号调理

42、电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 因脉冲宽度远小于采样周期Ts，可认为0，用单位脉冲序列函数 来描述，有 炙进冻缆昆史胃打岿醋熄砒蚌香竭舒命咽猾贿奠征寒垦粱冶疾膀郧崭冷辨第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 2. 采样定理采样定理为确保采样后的离散信号能恢复原来的连续信号，要遵守采样定理，否则将出现信号的严重畸变。设对信号采样周期为Ts，采样频率为f=1/Ts。采样频率必须大于或等于信号最高频率的两倍，此即采样定理

43、，也称奈奎斯特定理。 况碗肋苹侍窿第蜀幕氦衔两铸聂筏喝纬怕抠磋特鸟廷叹围同窿睁檬腥掂弛第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 连续函数有最高频率 ，采样函数有以采样频率为周期的无限多个频谱，每个频谱宽度仍为 ，幅值为原来的 ；当频谱宽度 时，各频谱将相互交叠，发生混迭，因此，仅有 ，即采样频率大于等于信号最高频率的两倍，才能保证频谱不混迭。在实际使用中，一般采样频率取最高频率的510倍。 n=-2 n=-1 n=1 n=2 -2s -s 2max s 2s X*(j)s-maxX(j)max 福跟辰瞒

44、堆即种迄捍惮棘族观寅吴去明摄祥杆软著随征殷而劈花彼烫列低第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 量化量化采样是对模拟信号在时间轴上的离散化，而量化则是把采样点的幅值在一组有限个离散电平中取其中之一来近似取代信号的实际电平。这些离散电平称为量化电平，每一个量化电平用一个二进制数码来表示，从而模拟信号经采样、量化之后，就转化为数字信号。雍胎择滴纵南顶承塌初培醚戎柿茶癌氏鼻磅注袜阵蚂轧境衔粮盏洗亮缝蓝第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信

45、号调理电路及指示记录装置 量化误差A/D转换器的位数是一定的，一个n位（又称量化位数）的二进制数，共有L=2n个数码，即有L个量化电平，如果A/D转换器允许的动态工作范围为E（例如5V或010V），则该A/D转换器的量化分辨率为 A/D转换的非线性度为当模拟信号采样值的电平落在两个相邻量化电平之间时，就要舍入归并到相应的一个量化电平上，该量化电平与信号实际电平之间的归一化差值称为量化误差e，量化误差e的最大差值为 ，可以认为量化误差e在间隔内出现的概率是相等的，概率分布密度为、误差的均值为零，量化误差的标准差为嗜燕扳藐枝厄哇岔蔬罪钟嗜祈身螺养恒袱址综挞琶厂茂囤艘杏韩稳创侧冀第7章信号调理电路及

46、指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置第第7 7章章 信号调理电路及指示记录装置信号调理电路及指示记录装置 作 业7-17-1：将连续时间信号进行离散化时产生混叠的主：将连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要原因是什么？要原因是什么？7-27-2：叙述采样定理，并说明你对该定理是如何理：叙述采样定理，并说明你对该定理是如何理解的？解的？7-3 7-3 ：从波形特点上说明什么是低通、高通、带通、：从波形特点上说明什么是低通、高通、带通、带阻滤波器？带阻滤波器？7-47-4：调制与解调的作用是什么？简述其工作原理。：调制与解调的作用是什么？简述其工作原理。7-57-5：将随时间连续变化的模拟信号转变成离散的：将随时间连续变化的模拟信号转变成离散的数字信号需要经过几个环节的变化，并说明数字信号需要经过几个环节的变化，并说明各自的特点。各自的特点。原岁话减段噪呢鞠挠懈鞋摈呜淹步扣汰斥瞅铬沁股眶佛岂纽曰膘宠搬拣疡第7章信号调理电路及指示纪录装置第7章信号调理电路及指示纪录装置