信号调理电路及指示纪录装置

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1、学习要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，已变为满足一定要求的电信号，但常常不能满足直接输出的要求。需利用一定的信号调理电路来对信号进行变换和处理。变换、处理后的信号，可由记录仪器将其不失真地实时记录、存贮下来，供观察研究、数据处理或信号再现。常见的有电桥转换,信号放大,硬件滤波，ACDC、VI、UF、调制、放大等。信号调理器部分仅介绍，其他如电荷放大器、动态电阻应变仪将在后续章节中介绍。

2、滤波器7.1滤波器滤波器是一种选频装置，可使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试中利用滤波器的这种选频作用，可滤除干扰噪声或进行频谱分析。筛子的作用？滤波器分类及定义根据滤波器的选频作用，一般分为低通、高通、带通、带阻滤波器。处理信号的性质：数字、模拟（自动检测、自动控制、电子测量仪器）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、贝塞尔电路特性：一阶、二阶低通滤波器下图是低通滤波器，从0-频率之间，幅频特性平直，它可使信号中低于的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于的

3、频率成分受到极大的衰减，通带阻带截止频率高通滤波器与低通滤波器相反，从频率其幅频特性平直，它使信号中高于的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于的频率成分将受到极大地衰减；高通带通滤波器它的通频带在之间，它使信号中高于而低于的频率成分可不受衰减地通过，而其它成分受到衰减；带通带阻滤波器带阻滤波器，特性与带通滤波器刚好相反。带阻说明：在每种滤波器中，在通带与阻带之间都存在一过渡带，在此带内，信号受到不同程度的衰减，这个过渡带是实际滤波器不可避免的。滤波器理想滤波器理想滤波器是一个理想化的模型，是一种物理不可实现

4、的系统。理想滤波器具有矩形幅度特性和线性相移特性。其频率响应函数、幅频特性、相频特性分别为为何要讨论？特点：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完全衰减掉。理想滤波器理想模型实际滤波器理想滤波器：在通带内是一条直线。实际滤波器：通带中幅频特性也并非常数，所以其主要参数有纹波幅度、截止频率、带宽、品质因素以及倍频程选择性等。对比实际滤波器的主要参数①纹波幅度d在一定的频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度d与幅频特性的平均值相比，越小

5、越好，一般应远小于3dB，即②截止频率幅频特性值等于所对应的频率称为滤波器的截止频率。以为参考值，对应于点，即相对于衰减。若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应点正好是半功率点。实际滤波器的主要参数③带宽B与品质因素Q值上、下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽，或带宽，单位为Hz，带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力—频率分辨力。把中心频率和带宽B之比称为滤波器的品质因素Q，Q值越大，表明滤波器分辨力越高。实际滤波器的主要参数④倍频程选择性W在两截止频率外侧，实际滤波器有一个过渡带，这个过渡

6、带的幅频曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢。它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力，通常用倍频程选择性来表征。所谓倍频程选择性是指在上截止频率fC2与2fC2之间，或者在下截止频率fC1与fC1/2之间幅频特性的衰减，即频率变化一个倍频程时的衰减量。以dB表示。显然，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用10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⑤滤波器因素（或矩形系数）滤波器选择性的另一种表示方法，是用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值λ来表

7、示。理想滤波器λ=1，通常使用的滤波器λ=(1-5)。有些滤波器因器件影响（如电容漏阻等），阻带衰减倍数达不到-60dB，则以标明的衰减倍数（如-40dB或-30dB）带宽与-3dB带宽之比来表示其选择性。2．RC调谐式滤波器的基本特性在测试系统中，常用RC滤波器。因为在这一领域中，信号频率相对讲是不高的，而RC滤波电路简单，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。RCexey0f1A（f）-900-4500f图7-5RC低通滤波器及其幅频、相频特性φ(f)CRex图7-6RC高通滤波器

8、及其幅频、相频特性9004500f0f1A（f）φ(f)eyR2exeyC2C1R1Y(S)X(s)H1（s）H2（s）C1φ（f）图7-7RC带通滤波器及其幅频、相频特性0fA（f）-4504500f13．可实现的典型滤波网络函数实用中的滤波器，在通频带内不平坦；在过渡部分不陡直；阻带部分不为零。而滤波器的设计是在一定限度内进行逼近的。“最佳逼近特性”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