工程测试技术基础6.信号调理技术

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1、第六章、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信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。6.1信号调理的目的第六章、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。6.2信号放大第六章、测试信号调理技术信号放大目的幅度增加(1)抗干扰;(

2、2)阻抗匹配2分类放大器直流放大器交流放大器电荷放大器时间域频率域幅度增大低频保留,高频截止幅度增大高频保留,低频截止电荷增大△ZV1目的电桥2直流放大电路1)反相放大器6.2信号放大电路反馈电阻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。反相放大器是最基本的电路，其闭环电压增益Av为:烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器2)同相放大器6.2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:3交流放大电

3、路6.2信号放大电路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。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。4电荷放大器6.2信号放大电路F+5电桥6.2信号放大电路1）直流电桥●平衡条件dV6.2信号放大电路2）交流电桥●平衡条件~6.3调制与解调第六章、测试信号调理技术1目的解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。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。6.3调制与解调2种类调

4、制信号x(t)载波信号a)幅度凋制(AM)b)频率调制(FM)c)相位调制(PM)6.3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．6.3调制与解调幅度调制与解调过程（波形与频谱分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器滤波器z(t)x(t)6.3调制与解调幅度调制与解调过程（数学描述）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器滤波器z(t)x(t)6.3调制与解调实验：同步调制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

5、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．6.3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,6.3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。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:fz＞fm实验6.3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。6.3调制与

6、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.6.3调制与解调优点：抗干扰能力强。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。6.3信号的滤波第六章、测试信号调理技术滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分．1滤波器分类（根据滤波器的选频作

7、用分）低通高通带通带阻实验2滤波器的串/并联低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。6.3信号的滤波3理想滤波器理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。6.3信号的滤波物理不可实现理想滤波器在时域内的脉冲响应函数h（t）为sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。波形给理想滤波器一个脉冲激励，从图中可以看出，在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，即在t＜0时，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。6.3信号的滤波4实际滤波器理想滤波器是不

8、存在的，在实际滤波器的幅频特性图中通带和阻带间应没有严格的界限,，存在一个过渡带。1)纹波幅度d：波动幅度d与幅频特性平均值A0相比应小于-3dB。2