测控的电路-信号细分和辩向II第七章第二部分

1、第二节第二节 平衡补偿式细分平衡补偿式细分基本原理基本原理 xi- xF xF 比较器 F Ks xo - + N xi ix为系统模拟输入量为系统模拟输入量, ,可为长可为长( (角角) )度度, ,也可为幅也可为幅值值, ,相位相位, ,频率等频率等ox为系统输出量为系统输出量, ,是数字代码是数字代码, ,代码多是脉冲数代码多是脉冲数sK为前馈环节的灵敏度为前馈环节的灵敏度F为反馈环节的灵敏度为反馈环节的灵敏度可实现高细分可实现高细分FK为闭环系统的灵敏度为闭环系统的灵敏度当前馈环节中存在积分环节或灵敏度很高当前馈环节中存在积分环节或灵敏度很高, ,系统稳定时系统稳定时0FixxoFxF

2、xFxxioFxxKioF1反馈环节通常是数字分频反馈环节通常是数字分频器器, ,系统的细分数等于分频系统的细分数等于分频数数. .反馈环节是细分机构反馈环节是细分机构. .比较器是另一个重要环节比较器是另一个重要环节, ,其分辨力其分辨力( (门槛门槛) )决定系统的决定系统的分辨力分辨力. . 门槛太小易在平衡点附近振摆门槛太小易在平衡点附近振摆. .平衡补偿式细分电路的响应速度比直传式细分电路低平衡补偿式细分电路的响应速度比直传式细分电路低, ,如果测量速度过快如果测量速度过快, ,就会发生跟踪不上的问题就会发生跟踪不上的问题. .一、相位跟踪细分一、相位跟踪细分基本原理基本原理相位跟踪

3、细分属平衡式细分，它的输入信号一般为相位跟踪细分属平衡式细分，它的输入信号一般为相位调制信号相位调制信号 uj=umsin( t+ j)式中式中um、 载波信号的振幅和角频率；载波信号的振幅和角频率； j调制相移角，调制相移角， j通常与被测位移通常与被测位移x x成正比，成正比， j=2 x/W，W为标尺节距为标尺节距。当当 j=f(dx/dt), 称为频率调制称为频率调制. .a)b)c)txOttucus OO0,x 当;scuu超前0,x csuu 滞后当Uc和和Us频率相同，且该频率远大于频率相同，且该频率远大于x的变化，的变化，故一个周期内，故一个周期内，x的值相当于一个常量。的值

4、相当于一个常量。 鉴相电路 移位脉冲门 相对相位基准 分频器 显示电路 放大 整形 umsin(t+j) d j-d 移相脉冲 。移向脉冲数代表被测量关闭移向脉冲门小于门槛电压时当减小增加或减小移向脉冲门打开增加且大于门槛电压时变化变化djdjddjjx相对相位基准既是反馈环节,又是细分机构,分频数等于细分数相位跟踪细分框图相位跟踪细分框图 Ud UX & & & & & Uc Uj Ud DG1 Uc Uj DG2 DG3 DG4 DG5 FX FX n/4 分频器 二分频器 Ux n/2 分频器 相对相位基准 移相脉冲门 Uc Ms 去数显电路 DF

5、 DG1 DG3 DG2 Ux Ud Q & & S R D C & f0 Fx 谁跟踪谁？谁超前谁？跟踪量是谁？被跟踪量是谁？若有差值，谁跟踪谁？谁超前谁？跟踪量是谁？被跟踪量是谁？若有差值，如何减小这种差值？如何体现细分概念？如何检测这种差值？如何减小这种差值？如何体现细分概念？如何检测这种差值？鉴相电路鉴相电路1 1 鉴相电路鉴相电路 Ud UX & & & & & Uc Uj Ud DG1 Uc Uj DG2 DG3 DG4 DG5 FX FX Uc的作用是鉴相：的作用是鉴相：当当Uj超前超前Ud，相位差出现在，相位差出现

6、在Uc高电平的半周；高电平的半周；当当Uj滞后滞后Ud，相位差出现在，相位差出现在Uc低低电平的半周；电平的半周； Ud UX & & & & & Uc Uj Ud DG1 Uc Uj DG2 DG3 DG4 DG5 FX FX Uj Ud Uc DG1 DG2 Ux Fx Uj Ud Uc DG1 DG2 Ux Fx 有可能输出低电平；时，只有滞后当有可能输出低电平；时，只有超前当21DGUUDGUUdjdj 有平衡点门槛的鉴相电路有平衡点门槛的鉴相电路 Ud UX & & & & & Uc Uj Ud DG1

7、Uc Uj DG2 DG3 DG4 DG5 FX FX Uj Ud R R C C 当当Uj超前超前Ud，DG1DG1可能输可能输出低电平，门槛电压由出低电平，门槛电压由Uj决定决定 ；当当Uj滞后滞后Ud，DG2DG2可能输可能输出低电平，门槛电压由出低电平，门槛电压由Ud决定决定 ；2 2 相对相位基准和移相脉冲相对相位基准和移相脉冲 n/4 分频器 二分频器 Ux n/2 分频器 相对相位基准 移相脉冲门 Uc Ms 去数显电路 DF DG1 DG3 DG2 Ux Ud Q & & S R D C & f0 Fx 2分频N分频,N细分移向脉冲数细分数NNWx1 0

8、 QUUUdjx此时的相位差小于门槛电压与即时，二分频器才起作用当 n/4 分频器 二分频器 Ux n/2 分频器 相对相位基准 移相脉冲门 Uc Ms 去数显电路 DF DG1 DG3 DG2 Ux Ud Q & & S R D C & f0 Fx 行计数。增加的移向脉冲输出进的脉宽成正比。数与前移。增加的移向脉冲翻转。提前倍，脉冲数加倍，使时的分频器，频率为无相差直接触发门打开，时，二分频器关闭，当时，超前当xddxxdjUUnfDGUFUU22/2 1 , 1 0 n/4 分频器 二分频器 Ux n/2 分频器 相对相位基准 移相脉冲门 Uc Ms 去数显电路 DF DG1 DG3 DG2 Ux Ud Q & &a