工业仪表维修与检测技巧

1、TianjinUniversity工业仪表维修与检测技巧工业仪表维修与检测技巧TianjinUniversity工业仪表维修与检测技巧工业仪表维修与检测技巧TianjinUniversity工业仪表维修与检测技巧工业仪表维修与检测技巧TianjinUniversity工业仪表维修与检测技巧工业仪表维修与检测技巧TianjinUniversity工业仪表维修与检测技巧工业仪表维修与检测技巧TianjinUniversity工业仪表维修与检测技巧工业仪表维修与检测技巧TianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、

2、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础A/D、CPU程序错误现在接触电阻过大继电器接触不良早期数值错误显示不稳 故障现象仪表类型TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础电路连接、取压位置现在标校取

3、压管堵塞、有空气早期数值错误无显示 故障现象仪表类型TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础参数整定程序检查现在参数整定错误、电位器接触模拟电路早期控制错误无输出 故障现象仪表类型TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化

4、仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity工业自动化仪表工业自动化仪表电工仪器仪表电工仪器仪表科学测试仪器科学测试仪器第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity环保仪器仪表环保仪器仪表仪器仪表元器件仪器仪表元器件医疗仪器医疗仪器信息技术电测仪器信息技术电测仪器 尖端测量仪器尖端测量仪器第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础

5、TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversity第一章、自动化仪表基础第一章、自动化仪表基础TianjinUniversityTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础Tianji

6、nUniversity静特性静特性动特性动特性%100/maxFSLLy %100/21maxFSHHy %100/maxFSRRy %100/,/kkxykS niiyn1211 第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversityVRRRRRRU433211VRRRRRRRRU43321111VnRRnRRnVnRRnRRVRRRRRRRRU11111111111111111134121111第二章

7、、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity非线性问题及补偿方法：非线性问题及补偿方法：近似法：近似法：VnRRnRRnU111111VRRnnU11214, 1,12VknVnnk第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity差动法：差动法：VRRRRRRU433211VRRRRRRRRRU433221111VRRnU11112, 1,11VknVnk第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础差动法（续）：差动法（续）：VRRRRRRVR

8、RRRRRU443333221111VRRnU1112VknVnk, 1,12TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础温度问题及补偿方法：温度问题及补偿方法：温度系数的影响温度系数的影响膨胀系数的影响膨胀系数的影响利用电桥补偿的方法：利用电桥补偿的方法：tRRt tkRRsg VRRRRRRRRVRRRRRRRRRRU3433121143333211111111TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础线性电位器：线性电位器：函数电位器：函数电位器：VlxVRlRxVRRUx VRRUxfRxx负载特性：负载特性

9、：VRRRRRRRVRRRRRRRRRRUxLxLxLxLxxLxLx2TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础 SCTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础11111320000 CCCCkCSSSSSCTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础112112122202202202221 CCCkCSSSSSCCCTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技

10、术基础113200 CCC11212420220 CCCTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础112112122202202202221 CCCkCSSSSSCCCTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础32414342124332114332110111111CCCCUVCCCCCCVCjCjCjCjCjCjVZZZZZZU TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础21212112211221221111222CCCCVCjCjCjCjVZZZZVVVZZZU 21

11、12112CCCCCCVU2112122112211222CCCCCVCCCCCCCCVUTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础2121212221112121212211lnlnRRUCCCCUVUUCRTVUUCRTUTTTTUTTTUTTTUDDDDDDDDTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础3211321212121CCCCLCCCLLCf TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础VSCUSCVCCVCjCjVZZU 2112212111TianjinUn

12、iversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础SSlRRNLiiimm022 TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础2121LRMVU TianjinUniversity21EEU221EEU第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础正压电效应：正压电效应：逆压电效应：逆压电效应：Fd

13、QEdDTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础双晶片串联结构双晶片串联结构UUQQCC22QQUUCC22双晶片并联结构双晶片并联结构TianjinUniversity电荷等效电路电荷等效电路 电荷放大器电荷放大器电压等效电路电压等效电路 电压放大器电压放大器第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础SLRSSLLRRTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础SSLLRRLLrrrrSSLL2,21RR210RRkTianj

14、inUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础21RRkTianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniver

15、sity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础基于基于MEMS技术，腕表状微型技术，腕表状微型化的微创血糖检测仪器化的微创血糖检测仪器TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代

16、传感技术基础第二章、现代传感技术基础转换电路转换电路TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversity第二章、现代传感技术基础第二章、现代传感技术基础TianjinUniversityTianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基

17、础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术

18、基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUnivers

19、ity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity波形产生与变换电路 2.1、正弦波振荡电路 2.2、非

20、正弦波发生电路第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity 正弦波发生电路能产生正弦波输出，它是在放大正弦波发生电路能产生正弦波输出，它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的，它是各类波形发电路的基础上加上正反馈而形成的，它是各类波形发生器和信号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正生器和信号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。弦波振荡电路或正弦波振荡器。 2.1.12.1.1、产生正弦波的条件、产生正弦波的条件 2.1.22.1.2、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 2.1.32.1.3、LCLC正弦波振荡电路正弦波

21、振荡电路波形产生与变换电路第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity2.1.1、产生正弦波的条件一、 正弦波发生电路的组成二、 产生正弦波的条件三、 起振条件和稳幅原理TianjinUniversity一、正弦波发生电路的组成 为了产生正弦波为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。这是由于很难控制正反馈

22、的量。 如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。 反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。，为此振荡电路要有一个稳幅电路。TianjinUniversity 为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由。选频网络由R R、C C和和L L、C C

23、等电抗性元件组成。正弦波等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成路的组成 放大电路 正反馈网络 选频网络 稳幅电路一、正弦波发生电路的组成TianjinUniversity二、 产生正弦波的条件 产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似。只不过负反馈放大电路中是激的条件十分类似。只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端，产生了足够由于信号频率达到了通频带的两端，产生了足够的附加相移，从而使负反馈变成了正反馈。在振的附加相移，从而使负反馈变成了正反

24、馈。在振荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种频率的信号，无所谓附加相移。频率的信号，无所谓附加相移。TianjinUniversityFAAA1f 振荡条件 幅度平衡条件 相位平衡条件 1FA1FAAF = A+ F= 2n(a) 负反馈放大电路 (b) 正反馈振荡电路 振荡器的方框图 比较图(a) 和 (b)就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的输入信号 ，所以 。由于正、负号的改变0iXfiXXTianjinUniversity1|FA 振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的

25、损耗，需要正反馈强一些，即要求耗，需要正反馈强一些，即要求这称为这称为起振条件起振条件。三、 起振条件和稳幅原理1.|.|FA 既然既然 ，起振后就要产生增幅振荡，需，起振后就要产生增幅振荡，需要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的增加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网的增加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网络的作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号络的作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以获得正弦波输出。，以获得正弦波输出。 也可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用也可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益

26、，从而达到稳幅的目的。以调节放大电路的增益，从而达到稳幅的目的。TianjinUniversity2.1.2、RC正弦波振荡电路一、 RC网络的频率响应二、 RC文氏桥振荡器TianjinUniversity一、 RC网络的频率响应 RCRC串并联网络的电路如图所示。串并联网络的电路如图所示。RCRC串联臂的阻抗用串联臂的阻抗用Z Z1 1表示，表示，RCRC并联臂的阻抗用并联臂的阻抗用Z Z2 2表示。其频率响应如下表示。其频率响应如下: :)j/1 (111CRZ222222j1 )j/1/(CRRCRZ RC串并联网络TianjinUniversity1)122C1RCR1j()1 (2

27、121CRCRR/j+)Cj/1 (2122221112RCCRCRRR)j1()Cj/1 (222112RCRRR谐振频率为: f0=212121CCRRRC10当R1 = R2，C1 = C2时，谐振角频率和谐振频率分别为:RCf210)j1/(+)Cj/1 ()j1/(22211222212CRRRCRRZZZofVVF其频率响应如下其频率响应如下:TianjinUniversity幅频特性幅频特性:相频特性相频特性:F 当 f=f0 时的反馈系数 ,且与频率f0的大小无关。此时的相角 F=0。即改变频率不会影响反馈系数和相角，在调节谐振频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变。31

28、F20022122121221)(31)1()1 (1CRCRCCRR3arctg11arctg0012211221FCCRRCRCR一、 RC网络的频率响应TianjinUniversity RC串并联网络的频率特性曲线TianjinUniversity二、 RC文氏桥振荡电路 (1) (1) RC RC文氏桥振荡电路的构成文氏桥振荡电路的构成 RCRC文氏桥振荡电路如图所示，文氏桥振荡电路如图所示，RC RC 串并联网络是正串并联网络是正反馈网络，另外还增加了反馈网络，另外还增加了R R3 3和和R R4 4负反馈网络。负反馈网络。 C C1 1、R R1 1和和C C2 2、R R2 2

29、正反馈支路与正反馈支路与R R3 3、R R4 4负反馈支路正好构负反馈支路正好构成一个桥路，称为成一个桥路，称为文氏桥文氏桥。RC文氏桥振荡电路TianjinUniversity当C1 =C2、R1 =R2时: 为满足振荡的幅度条件 =1，所以Af3。加入R3、R4支路，构成串联电压负反馈。FA31ofVVFF=0RCff2103143fRRATianjinUniversity (2)(2) RC RC文氏桥振荡电路的稳幅过程文氏桥振荡电路的稳幅过程 RCRC文氏桥振荡文氏桥振荡 电路的稳幅作用是电路的稳幅作用是 靠热敏电阻靠热敏电阻R R4 4实现实现 的。的。R R4 4是正温度系是正温

30、度系 数热敏电阻，当输出电压升高，数热敏电阻，当输出电压升高，R R4 4上所加的电压升高，上所加的电压升高，即温度升高，即温度升高，R R4 4的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系数，降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系数，应放置在应放置在R R3 3的位置。的位置。二、 RC文氏桥振荡电路TianjinUniversity (a) 稳幅电路 (b) 稳幅原理图反并联二极管的稳幅电路电路的电压增益为电路的电压增益为4p3pf +1=RRRRAv 式中式中 RRp p是电位器上半部的电阻值，是电位器上半部的电阻值，

31、RRp p是电位器下半部的电是电位器下半部的电阻值。阻值。RR3 3= = R R3 3 / / R RD D，R RD D是并联二极管的等效平均电阻值。是并联二极管的等效平均电阻值。 当当V Vo o大时，二极管支路的交流电流较大，大时，二极管支路的交流电流较大，R RD D较小，较小，A Av vf f较小，于是较小，于是V Vo o下降。由图下降。由图(b)(b)可看出二极管工作在可看出二极管工作在C C、D D点所对应的等效电阻，小于工作在点所对应的等效电阻，小于工作在A A、B B点所对应的等点所对应的等效电阻，所以输出幅度小。效电阻，所以输出幅度小。 二极管工作在二极管工作在A A

32、、B B点，电路的增益较大，引起增幅点，电路的增益较大，引起增幅过程。当输出幅度大到一定程度，增益下降，最后达到过程。当输出幅度大到一定程度，增益下降，最后达到稳定幅度的目的。稳定幅度的目的。二、 RC文氏桥振荡电路TianjinUniversity2.1.3、LC正弦波振荡电路 LC LC正弦波振荡电路的构成与正弦波振荡电路的构成与RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。这里的选频网络是由路。这里的选频网络是由LCLC并联谐振电路构成，正反馈网并联谐振电路构成，正反馈网络因不同类型的络因不同类

33、型的LCLC正弦波振荡电路而有所不同。正弦波振荡电路而有所不同。 一、一、LCLC并联谐振电路的频率响应并联谐振电路的频率响应 二、变压器反馈二、变压器反馈LCLC振荡器振荡器 三、电感三点式三、电感三点式LCLC振荡器振荡器TianjinUniversity （a）LC并联谐振电路 LC并联谐振电路与并联谐振曲线 （b）并联谐振曲线一、一、LC并联谐振电路的频率响应并联谐振电路的频率响应 LCLC并联谐振电路如图并联谐振电路如图a a所示。显然输出电压是频率所示。显然输出电压是频率的函数：的函数： )()(ioVfV 输入信号频率过高，电容的旁路作用加强，输出减小；反之频输入信号频率过高，电

34、容的旁路作用加强，输出减小；反之频率太低，电感将短路输出。并联谐振曲线如图率太低，电感将短路输出。并联谐振曲线如图b b所示。所示。TianjinUniversity谐振时谐振时谐振频率谐振频率0100CLLCf210 谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，称为并联谐振电路的品质因数称为并联谐振电路的品质因数CRRLIIIIQ00CL/1/ 考虑电感支路的损耗，用考虑电感支路的损耗，用R R表示，如图所示。表示，如图所示。 有损耗的谐振电路一、一、LC并联谐振电路的频率响应并联谐振电路的频率响应TianjinUniversity 对于下图的

35、谐振曲线，对于下图的谐振曲线，Q Q值大的曲线较陡较窄，图中值大的曲线较陡较窄，图中Q Q1 1Q Q2 2。并联谐振电路的谐振阻抗。并联谐振电路的谐振阻抗CLQCQLQRCLZ000谐振时谐振时LCLC并联谐振电路相当一个电阻。并联谐振电路相当一个电阻。一、一、LC并联谐振电路的频率响应并联谐振电路的频率响应TianjinUniversity二、变压器反馈二、变压器反馈LC振荡电路振荡电路变压器反馈LC振荡电路 LCLC并联谐振电路作为并联谐振电路作为三极管的负载，反馈线圈三极管的负载，反馈线圈L L2 2与电感线圈相耦合与电感线圈相耦合, ,将反将反馈信号送入三极管的输入馈信号送入三极管的

36、输入回路。交换反馈线圈的两回路。交换反馈线圈的两个线头，可使反馈极性发个线头，可使反馈极性发生变化。调整反馈线圈的生变化。调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。条件得以满足。TianjinUniversity 有关同名端的极性有关同名端的极性同名端的极性 变压器变压器反馈反馈LCLC振荡振荡电路的振荡频率与并联电路的振荡频率与并联LCLC谐振电路相同，为谐振电路相同，为LCf210二、变压器反馈二、变压器反馈LC振荡电路振荡电路TianjinUniversity三、电感三点式LC振荡器 电感三点式电感三点式LCLC振

37、荡电路。电感线圈振荡电路。电感线圈L L1 1和和L L2 2是一个线圈，是一个线圈，2 2点是中点是中间抽头。如果设某个瞬间集电极电流减小，线圈上的瞬时极性如图间抽头。如果设某个瞬间集电极电流减小，线圈上的瞬时极性如图所示。反馈到发射极的极性对地为正，图中三极管是共基极接法，所示。反馈到发射极的极性对地为正，图中三极管是共基极接法，所以使发射结的净输入减小，集电极电流减小，符合正反馈的相位所以使发射结的净输入减小，集电极电流减小，符合正反馈的相位条件。条件。电感三点式LC振荡器（CB）电感三点式LC振荡器（CE）TianjinUniversity 对于电路，满足正反馈的条件，为此，对于电路，

38、满足正反馈的条件，为此，石英晶体必须呈电感性才能形成石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振并联谐振回路，产生振荡。由于石英晶体的回路，产生振荡。由于石英晶体的Q值很高，值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。振荡频率稳定性。三、电感三点式LC振荡器TianjinUniversity2.2 非正弦波发生电路2.2.1、比较器2.2.2、非正弦波发生电路第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity2.2.1、比较器一、固定幅度比较器一、固定幅度比较器二、滞回比较器二、滞回比较器三、窗口比较器

39、三、窗口比较器四、比较器的应用四、比较器的应用 比较器是将一个模拟比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压电压信号与一个基准电压相比较的电路。相比较的电路。 常用的幅度比较电路常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器和具有滞回特性的比较器。这些比较器的阈比较器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈个阈值，有的具有两个阈值。值。TianjinUniversity 一、固定幅度比较器一、固定幅度比较器 (1) 过零比较器和电压幅度比较器 过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图所示

40、。(a)(b)过零电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线TianjinUniversity 将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值压值V VREFREF 上上 , , 就得到电压幅度比较器，它的电路图和传就得到电压幅度比较器，它的电路图和传输特性曲线如图所示。输特性曲线如图所示。固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线 一、固定幅度比较器一、固定幅度比较器TianjinUniversity(2)比较器的基本特点 工作在开环或正反馈状态。工作在开环或正反馈状态。 开关特性，因开环增益很大，开关特性，因开环增益很大，比较器的输比较器的

41、输出只有高电平和低电平两个稳定状态。出只有高电平和低电平两个稳定状态。 非线性，非线性，因大幅度工作，输出和输入不成因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。线性关系。 一、固定幅度比较器一、固定幅度比较器TianjinUniversity二、二、 滞回比较器滞回比较器om21221REF1TVRRRRRVRVom21221REF1TVRRRRRVRV 从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图所示。当输入电压如图所示。当输入电压v vI I从零逐渐增大，且从零逐渐增大，且 时，时， 称为称为上限阈值上限阈值( (触发触发) )电平电平。TIVv om

42、OVvTV当输入电压 时， ， 此时触发电平变为 ， 称为下限阈值(触发)电平。TIVv omOVv TV TV滞回比较器电路图TianjinUniversity 当当 逐渐减小，且逐渐减小，且 以前，以前， 始终等始终等于于 ，因此出现如图所示的滞回特性曲线。，因此出现如图所示的滞回特性曲线。Iv TIVv OvomV回差电压 ：Vomom212 TTVVRRRVVV滞回比较电路的传输特性二、二、 滞回比较器滞回比较器TianjinUniversity三、窗口比较器三、窗口比较器 窗口比较器的电路如图所示。电路由两个幅度比较窗口比较器的电路如图所示。电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成

43、。器和一些二极管与电阻构成。设R1 =R2，则：DLHDCC212DCCL2=)2(21)2(=VVVVVRRRVVV窗口比较器 TianjinUniversity 当vIVH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低电平, D4截止，vO= vO1。 当vI VL时，vO2为高电平，D4导通；vO1为低电平，D3截止，vO= vO2。 当VH vI VL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D3、D4截止，vO为 低电平。窗口比较器的传输特性 信号的电位水平高于某规定值VH的情况，相当比较电路正饱和输出。 信号的电位水平低于某规定值VL的情况，相当比较电路负饱和输出。 该比较器有两个阈值，传输特

44、性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。TianjinUniversity四、比较器的应用四、比较器的应用 比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规则的输入波形整形为方波输出则的输入波形整形为方波输出, ,其原理图如图所示。其原理图如图所示。(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波用比较器实现波形变换TianjinUniversity一、方波发生电路二、三角波发生电路三、锯齿波发生电路2.2.2、非正弦波发生电路第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity 一、方波发生电路一、方波发生电路

45、 方波发生电路是由滞回比较电路和方波发生电路是由滞回比较电路和RCRC定时定时电路构成的，电路如图所示。电路构成的，电路如图所示。(1)工作原理电源刚接通时, 设21Z2PZOC, 0RRVRVVvv所以 电容C充电， 升高。Cv方波发生器TianjinUniversity 当 时， ，所以 电容C放电， 下降。PNCVVvZOVv21Z2PRRVRVCv 当 ，时，返回初态。PNCVVvZOVv 方波周期用过渡过程公式可以方便地求出 )21ln(212fRRCRT方波发生器波形图 一、方波发生电路一、方波发生电路TianjinUniversity(2)占空比可调的矩形波电路 显然为了改变输出

46、方波的占空比，应改变电容器显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C C的充电和放电时间常数。的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路占空比可调的矩形波电路见图。见图。 C C充电时，充电电流经充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管电位器的上半部、二极管D D1 1、R Rf f； C C放电时，放电电流经放电时，放电电流经R Rf f、二极管、二极管D D2 2、电位器的下、电位器的下半部。半部。占空比可调方波发生电路占空比可调方波发生电路 一、方波发生电路一、方波发生电路TianjinUniversity占空比为：%100%1002111TTCRrRf1d w1 其中， 是电位器中

47、点到上端电阻， 是二极管D1的导通电阻。 wR1drCRrRRf2d ww2 其中， 是二极管D2的导通电阻。即改变 的中点位置，占空比就可改变。wR2dr方波发生器波形图 一、方波发生电路一、方波发生电路TianjinUniversity二、二、 三角波发生器 三角波发生器的电路如图所示。它是由滞回比较器三角波发生器的电路如图所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较器，作为滞回比较器的器，作为滞回比较器的 。REFV1.1.当当v vO1O1=+=+V VZ Z时时, ,则电容则电容C C充电充电, , 同时同

48、时v vO O按线性按线性逐渐下降，当使逐渐下降，当使A A1 1的的V VP P 略低于略低于V VN N 时，时，v vO1O1从从+ +V VZ Z跳变为跳变为- -V VZ Z。三角波发生器TianjinUniversity2.2. 在在v vO1O1=-=-V VZ Z后，电容后，电容C C开始放电，开始放电，v vO O按线性上按线性上升，当使升，当使A A1 1的的V VP P略大于零略大于零时，时，v vO1O1从从- -V VZ Z跳变为跳变为+ +V VZ Z ，如此周而复始，产生振如此周而复始，产生振荡。荡。v vO O的上升时间和下的上升时间和下降时间相等，斜率绝对降时

49、间相等，斜率绝对值也相等，故值也相等，故v vO O为三角为三角波。波。三角波发生器的波形输出峰值Z21moVRRVZ21moVRRV振荡周期：214Zmo444RCRRVVCRTmo2/04Z21VdtRVCT二、二、 三角波发生器TianjinUniversity 三、锯齿波发生器 锯齿波发生器的电路如图所示。显然，为了获得锯齿锯齿波发生器的电路如图所示。显然，为了获得锯齿波，应改变积分器的充放电时间常数。图中的二极管波，应改变积分器的充放电时间常数。图中的二极管D D和和R R 将将使充电时间常数减为使充电时间常数减为(RR)C，而放电时间常数仍，而放电时间常数仍为为RC。锯齿波发生器电

50、路图TianjinUniversity锯齿波发生器的波形 锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。锯齿波的幅值为：锯齿波的幅值为： vo1m=|Vz|= vomR2/R1 vom= |Vz| R1/R2于是有于是有RCRRTVRRTRCV212z212z22CRRRRT) /(2211 三、锯齿波发生器TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第

51、三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity

52、第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础Ti

53、anjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第

54、三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity第三章、模拟信号处理技术基础第三章、模拟信号处理技术基础TianjinUniversity

55、TianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversityTianjinUniversity1.1 1.1 进位计数制及各计数制间的转换进位计数制及各计数制间的转换 数制是人们对事物数量计数的一种统计规数制是人们对事物数量计数的一种统计规律。在日常生活中最常用的是十进制律。在日常生活中最常用的是十进制, ,但在计但在

56、计算机中算机中, ,由于其电气元件最易实现的是两种稳由于其电气元件最易实现的是两种稳定状态定状态: :器件的器件的“开开”与与“关关”; ;电平的电平的“高高”与与“低低”。因此。因此, ,采用二进制数的采用二进制数的“0”0”和和“1”1”可以很方便地表示机内的数据运算与存储。在可以很方便地表示机内的数据运算与存储。在编程时编程时, ,为了方便阅读和书写为了方便阅读和书写, ,人们还经常用八人们还经常用八进制数或十六进制来表示二进制数。虽然一个进制数或十六进制来表示二进制数。虽然一个数可以用不同计数制形式表示它的大小数可以用不同计数制形式表示它的大小, ,但该但该数的量值则是相等的。数的量值

57、则是相等的。第四章、数字信号处理技术基础第四章、数字信号处理技术基础TianjinUniversity第四章、数字信号处理技术基础第四章、数字信号处理技术基础TianjinUniversity1.2 1.2 二进制数的运算二进制数的运算 1.2.11.2.1二进制数的算术运算二进制数的算术运算 二进制数不仅物理上容易实现二进制数不仅物理上容易实现, ,而且算术运算也比较简而且算术运算也比较简单单, ,其加、减法遵循其加、减法遵循“逢逢2 2进进1”1”、“借借1 1当当2”2”的原则。的原则。 以下通过以下通过4 4个例子说明二进制数的加、减、乘、除运算个例子说明二进制数的加、减、乘、除运算过

58、程。过程。 二进制加法二进制加法 1 1 位二进制数的加法规则为位二进制数的加法规则为: : 0 00 00 00 01 11 11 10 01 11 11 110 (10 (有进位有进位) ) 第四章、数字信号处理技术基础第四章、数字信号处理技术基础TianjinUniversity 例1: 求11001010B11101B。 解: 被加数 11001010 加数 11101 和 11100111 则11001010B11101B11100111B。 由此可见由此可见, ,两个二进制数相加时两个二进制数相加时, ,每每1 1位有位有3 3个数参个数参与运算与运算( (本位被加数、加数、低本位

59、被加数、加数、低位进位位进位),),从而得到本位从而得到本位和以及向高位的进位。和以及向高位的进位。第四章、数字信号处理技术基础第四章、数字信号处理技术基础TianjinUniversity二进制减法二进制减法 1 1位二进制数减法规则为位二进制数减法规则为: : 1-0 1-01 1-11 1-10 0-00 0-00 0-10 0-11 (1 (有借位有借位) ) 例2: 求10101010B10101B。 解： 被减数 10101010 减数 10101 差 10010101 则10101010B10101B10010101B。第四章、数字信号处理技术基础第四章、数字信号处理技术基础Ti

60、anjinUniversity二进制乘法二进制乘法 1 1 位二进制乘法规则为位二进制乘法规则为: : 0 00 00 00 01 10 10 10 00 10 11 11 1例例3: 求求110011B1011B。 解解: 被乘数被乘数 110011 乘数乘数 ) 1011 110011 110011 000000 ) 110011 积积 1000110001 第四章、数字信号处理技术基础第四章、数字信号处理技术基础TianjinUniversity二进制除法二进制除法 二进制除法的运算过程类似于十进制除法的运算过程。二进制除法的运算过程类似于十进制除法的运算过程。 例例4: 求求 1001