【文章內容簡介】 28腳封裝的 CMOS芯片； 內含兩組 Q值和通帶增益均相同的雙二階環(huán)電路； 可以實現(xiàn)四種不同的工作模式，如圖（ 23）所示； 利用計算機編程可實現(xiàn)非常豐富靈活的信號分離功能。 N/HAA MAX 263/264 15 14 1 Q0 28 Q1 F1 V175。 GND Q2 Q3 OSCOUT F2 F0 Q4 Q6 Q5 N/HAB BPB LPB F3 F4 V+ M0 M1 BPA LPA INB INA CLKB CLKA MAX263/264 引腳圖 57 4） 信號調制電路 ? 信號調制的目的 ? 信號的調制與解調 ? 調幅 鑒幅電路 ? 調頻 鑒頻電路 ? 調相 鑒相電路 ? 脈寬 調制電路 58 信號調理的宗旨 ? 輸出信號 真實 、不失真地反映被測信號。 59 信號的調制與解調 ? 調制解調的功用及 目的 ： 從含噪的信號中分離出 測量信號 是檢測電路的任務。 ? 主要功用： 為便于區(qū)別信號與噪聲，給被測量信號賦予一定特征。 ? 方法 ： 先將微弱緩變信號加載到高頻交流信號中，然后用交流放大器放大，再從放大器輸出中取出放大的緩變信號。 ? 目的： 解決微弱緩變信號的放大以及信號傳輸問題，提高信號的抗干擾能力。 60 ? 調制 ： 用一個信號 (稱調制信號 )去控制另一個作為載體的信號 (稱載波信號 )，使后者的某一特征參數(shù)按前者變化。 信號調制中常以一個高頻正弦信號作為載波信號。 ? 調制信號 ： 用來改變載波信號的某一參數(shù)，如幅值、頻率、相位的 信號，常用測量信號作調制信號。 ? 已調信號 ： 經(jīng)過調制的載波信號。 ? 解調 ： 在將測量信號調制并與噪聲分離、放大等處理后，再 從已調信號中提取反映被測量值的測量信號的過程。 調制與解調的概念 61 ? 調幅、調頻、調相 ： 分別指對一個正弦信號（載波信號）的幅值、頻率、相位參數(shù) 進行的調制。 ? 脈沖調寬 ： 用脈沖信號作載波信號，對脈沖信號的不同特征參數(shù)作調制。 最常用的是對脈沖的寬度進行調制。 常用的信號調制方法 62 調幅原理與方法 ? 調幅方式的特點：調制方法和解調電路簡單； ? 調幅 ： 用調制信號 x去控制高頻載波信號的幅值，常用線性調幅， 即讓調幅信號幅值按調制信號 x的線性函數(shù)變化； ? 調幅信號的一般表達式可寫為： 式中 : ?c為載波信號的角頻率； Um為調幅信號中載波信號的 幅值； m為調制度。 )1(c o s)( ???????? tmxUu cms ?63 調制信號 x可按任意規(guī)律變化 ， 為方便可假設調制信號 x是角頻率為 Ω的余弦信號 x=XmcosΩt， 因此 ， 式 (1)調幅信號可寫為： 它含三個不同頻率的信號 : 角頻率為 ωc的載波信號和角頻率分別為 ωc177。 Ω的上下邊頻信號 。 載波信號中不含調制信號 x的信息 ，因此可取 Um=0， 只保留兩個邊頻信號 。 這種調制稱為 雙邊帶調制 。其數(shù)學表達式為 : su c os c os ( 3 )mcm X t w t??調幅鑒幅電路 smu U c os [ c os( ) c os( ) ] / 2 ( 2)c m c m cw t m X w t m X w t? ? ? ? ? ? ?64 t x O t O uc us a) b) O t c) 圖 (1) 雙邊帶調幅信號波形 雙邊帶調制的調幅波如圖(1)所示。 圖 a為 調制信號 ，圖 b為 載波信號 ，圖 c為 調幅信號 。 雙邊帶調制可用調制信號與載波信號相乘來現(xiàn)。 雙邊帶調幅信號波形 65 ? 為提高測量信號抗干擾能力，常要求從信號一形成就已經(jīng)是已調信 號，因此，常在傳感器中進行調制。 ? 實例：用 4個應變片測量梁的變形，由此確定作用在梁上的力 F的大 小。 4個應變片接入電橋，并采用交流電壓 U供電。設 4個應 變片在沒有應力作用的情況下它們的阻值 R1=R2=R3=R4=R， ? 電橋的輸出： 31 2 4o RR R RUU4 R R R R?? ? ?? ? ? ?（ ）傳感器通過交流供電實現(xiàn)調制 66 調頻原理與方法 ? 調頻 ：用調制信號 x控制高頻載波信號的頻率； ? 常用 線性調頻 ，即被調信號頻率按調制信號 x的線性函數(shù)變化； ? 調頻信號 us的 一般表達式 可寫為： 式中 wc為載波信號的角頻率； Um為調頻信號中載波信號 的幅度； m為調制度。 若 x=Xmcos? t, 則調頻信號的頻率可在 wc177。 mXm范圍內 變化。為避免頻率混疊，要求 wcmXm。 smu U c o s( )cw m x t?? （ 4 ）67 調頻信號的波形 x t O O t us a) 調制信號 b) 調頻信號 調頻信號的波形 68 ? 優(yōu)點 ：抗干擾能力強。 調頻信號所攜帶的信息包含在頻率變化之中， 并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主要表 現(xiàn)在振幅之中 。 ? 缺點 ：占頻帶寬度大，復雜。 調頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調幅所要 求帶寬的 20倍；調頻系統(tǒng)較之調幅系統(tǒng)復雜， 因為頻率調制是一種非線性調制。 調頻調制的特點 69 傳感器 調頻電路實例 ? 與調幅情況一樣，為提高測量信號抗干擾能力，常要求信號形成時已是已調信號。因此，常在傳感器中進行調頻。 測力或壓力的振弦式傳感器 ? 實例 ：測力或壓力的振弦式傳感器 ? 振弦 3的一端與支承 4相連，另一端與膜片 1連接，振弦 3的固有頻率隨張力T變化變化。振弦 3在磁鐵 2形成的磁場內振動時產(chǎn)生感應電動勢，其輸出為調頻信號。 70 調相鑒相電路 ? 調相 ：利用 調制信號 x控制高頻載波信號的相位。 ? 常用方法： 線性 調相，即使得被調相信號的相位按調制 信號 x的線性函數(shù)變化。 ? 調相信號 us的一般 表達式 ： us=Umcos(wc t +mx) 式中， wc為載波信號的角頻率； Um為調相信號中載波信號的幅度； m為調制度。 71 a) b) c) t x O t t uc us ? O O 調相信號的波形 調相信號的波形 a）調制信號； b）載波信號； c）調相信號 72 ? 同調幅、調頻的情況一樣，為提高測量信號抗干擾能力，常要求從信號剛一形成就已經(jīng)是已調信號，因此常在傳感器中進行調制。 ? 實例 ： 感應式扭距傳感器 1 3 2 4 5 M 傳感器調相電路實例 感應式扭距傳感器 73 ? 影響鑒相 誤差 的主要 因素 ：非線性、信號幅值、占空比、門電路 與時鐘脈沖頻率等。 ? RS觸發(fā)器 鑒相精度最高，線性好，對 Us和 Uc的占空比沒有要求。 鑒相范圍接近 2?； ? 相敏檢波器 或乘法器鑒相原理上有非線性，信號幅值影響鑒相誤差。鑒相范圍為 177。 ?/2 ； ? 脈沖采樣 鑒相中鋸齒波的非線性影響鑒相誤差。 鑒相范圍接近 2?； ? 異或門 鑒相中占空比影響鑒相誤差。 鑒相范圍為 0~?； ? 通過 相位 脈寬變換 鑒相：門電路的動作時間與時鐘脈沖頻率誤差對精度有影響，但一般誤差較小。 各種鑒相方法及其比較 74 ? 脈沖調制 指用脈沖作為載波信號的調制方法。 ? 在脈沖調制中具有廣泛應用的一種方式是脈沖調寬 。 ? 脈沖調寬 的數(shù)學表達式為： B=b+mx， ? 波形圖： 脈沖調制電路 U a) 調制信號 b) 脈沖調寬信號 t x O x T B t O 脈沖調寬信號的波形 75 用電壓變化實現(xiàn)脈寬調制的電路 電壓調寬 uC u– R3 R4 C R2 R R1 ux VS uo u+ ∞ + + N 用電壓變化實現(xiàn)脈寬調制的電路 43434x3o RR RRRuRuu ???? )( ux為正使 u+升高。 u+升高使 uo處于高電平的脈寬加大，uo處于低電平的時間縮短； u+下降，使 uo處于低電平 的脈寬加大， uo處于高電平的脈 寬減小，使脈寬受到調制。 76 檢測算法 1） 數(shù)字濾波技術 2） 克服系統(tǒng)誤差的軟件算法 3） 量程自動切換及標度變換 77 1） 數(shù)字濾波技術 ? 優(yōu)點 ： （ 1）不需增加硬件，只是一個計算程序， 可靠性 高， 數(shù)字濾波可對頻率很高或很低的信號濾波； （ 2）用軟件算法實現(xiàn)，可以使多個輸入通道共享一個 軟件 “ 濾波器 ” ，降低硬件 成本 ； （ 3）改變軟件濾波器程序和參數(shù)，即可改變?yōu)V波特 性，對于抑制低頻脈沖干擾、隨機噪聲特別有效。 ? 不足 ：需要計算時間 78 數(shù)字濾波方法 ? 程序判斷濾波（限幅濾波） ? 中（位）值濾波法 ? 算術平均濾波法 ? 遞推平均濾波法 ? 加權遞推平均濾波法 ? 一階慣性濾波法 ? 復合濾波法 79 程序判斷濾波 （ 限幅濾波 ） 程序判斷濾波算法 ： α: 相鄰兩個采樣值之差的最大可能變化范圍 ????????????????2111 2nnnnnnnnnn yyyyyayyayyy或? 程序判斷濾波又稱限幅濾波，很容易用程序判斷方法實現(xiàn)。 ? 過程的動態(tài)特性決定其輸出參數(shù)的變化速度，可根據(jù)檢測實踐經(jīng)驗或按參數(shù)可能的最大變化速度 Vmax及采樣周期 T來決定α值，即： α =TVmax 80 對某一被測參數(shù)連續(xù)采樣 n次 (一般 n取奇數(shù) )，把 n次采樣值按大小排隊，取中間值作為本次有效采樣值。 對溫度、液位等緩慢變化的被測參數(shù)采用此算法能收到良好濾波效果，能有效抑制脈沖干擾，但對于壓力等快變參數(shù)一般不宜采用。 中（位）值濾波法： 連續(xù)取幾個采樣值進行算術平均，其數(shù)學表達式為 ??? NiiyNy11 算術平均濾波法： 適用于一般有隨機干擾的信號的濾波，對信號的平滑程度完全取決于 N。 N大，平滑度高，靈敏度低； N小，平滑度低，靈敏度高。 中值濾波法與算術平均濾波法 81 只需一次測量，就能得到當前算術平均濾波值。此方法是把 N個測量數(shù)據(jù)看成一個隊列。計算濾波值時，只要把隊列中的 N個數(shù)據(jù)進行算術平均，就得