推导解调器输出信号的电流微观表达式推导,讨论输入载波和参考信号需满足怎样关系

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通信原理-CH03习题答案
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&&《​现​代​通​信​原​理​》​第​三​张​习​题​答​案
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uo1=(1+R2/R1) ui1Kd= 1+R4/R3(闭环增益) (uo1Cui2)/R3= (ui2Cuo)/R4
uo=(1+R4/R3) ui2 -(1+R2/R1)(R4/R3)ui1 为了获得零共模增益,可取R1/R2=R4/R3
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(1 )IR=(uo2Cui2)/R2=(ui1Cuo1)/R1=(ui2Cui1)/Rp (2)
uo1=ui1(1+R1/Rp)Cui2R1/Rp
uo2=ui2(1+R2/Rp)Cui1R2/Rp uo2Cuo1=(1+R2/Rp)(ui2Cui1)
(3)Kd=(uo2Cuo1)/(ui2Cui1)= 1+R2/Rp
uo=(uo2Cuo1)R5 /R3
3、电桥放大电路:1)定义:由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥。
2)应用场合:应用于电参量式传感器,如电感式、电阻应变式、电容式传感器等,经常通过
电桥转换电路输出电压或电流信号,并用运算放大器作进一步放大,或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路,输出放大了的电压信号。
4、什么是调幅?写出调幅信号的数学表达式,画出其波形。
答:调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。调幅信号的表达式:us=(Um+mx)coswct【m-调制度】
【wc―载波信号的角频率、Um―调幅信号的幅值】 常用的是线性调幅,即让调幅信号的幅值按调制信号x的线性函数变化。
5、什么是调频?写出调频信号的数学表达式,画出其波形。
调频:就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频,即让调频信号的频率按调制信号x的线性函数变化。
调频信号us的一般表达式可写为:
us=Umcos(wc+mx)t
【Um―调频信号中载波信号的幅度】
6、在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz,应当怎样选取载波信号的频率?应当怎样选取调幅信号放大器的通频带?信号解调后怎样选取滤波器通频带?
答:为了正确进行信号调制必须要求ωc&&Ω,通常至少要求ωc&10Ω。在这种情况下,解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开,检出调制信号。若被测信号的变化频率为0~100Hz,应要求载波信号的频率ωc&1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100 Hz。信号解调后,滤波器的通频带应&100 Hz,即让0~100Hz的信号顺利通过,而将900 Hz以上的信号抑制,可选通频带为200 Hz。
7、相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成上最主要的区别是什么?
答:在功能上主要区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位,从而判别被测量变化的方向、在性能上最主要区别是相敏检波电路具有判别信号相位和频率的能力,从而提高测控系统的抗干扰能力。从电路结构上看,相敏检波电路的主要特点是,除了所需解调的调幅信号外,还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。参考信号应与所需解调的调幅信号具有同样的频率,采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。 8、从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许多相似之处?它们又有哪些区别? 答:只要将输入的调制信号ux?UxmcosΩt乘以幅值为1的载波信号cos?ct就可以得到双边频调幅信号
us?uxcos?ct?UxmcosΩtcos?ct。若将us再乘以cos?ct,就得到:
uo?uscos?ct?UxmcosΩtcos2?ct?UxmcosΩt?UxmcosΩtcos2?ct
?UxmcosΩt?Uxm[cos(2?c?Ω)t?cos(2?c?Ω)t]24
利用低通滤波器滤除频率为2?c?Ω和2?c?Ω的高频信号后就得到调制信号UxmcosΩt,只是乘上了系数1/2。即将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号cos?ct就可以得到双边频调幅信号us,将双边频调幅信号us再乘以载波信号cos?ct,经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。
相敏检波器与调幅电路在结构上的主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘,输出为高频调幅信号;而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘,经滤波后输出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。
9、为什么图3-32所示电路实现的是调频,而图3-52所示电路实现的是脉冲调宽,它们的关键区别在哪里? 答:图3-32中,在两个半周期是通过同一电阻通道R+Rw向电容C充电,两半周期充电时间常数相同,从而输出占空比为1: 1的方波信号。当R或C改变时,振荡器的频率发生变化,实现调频。图3-52中,在两个半周期通过不同的电阻通道向电容充电,两半周期充电时间常数不同,从而输出信号的占空比也随两支充电回路的阻值而变化。图中R1、R2为差动电阻传感器的两臂,R1+R2为一常量,输出信号的频率不随被测量值变化,而它的占空比随R1、R2的值变化,即输出信号的脉宽受被测信号调制。
第四章:1、测量系统从传感器拾取的信号中,往往包含噪声和许多与被测量无关的信号,并且原始的测量信号经
传输、放大、变换、运算及各种其他处理过程,也会混入不同形式的噪声,从而影响测量精度。
2律分布于频率域中某一特定的频带中。
3、信号分离电路一般利用滤波器从频率域中实现对噪声的抑制,提取所需的测量信号,是各种测控系统中必不可少的组成部分。
4、滤波器功能:是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。 工作原理:当信号与噪声分布在不同频带中时,可以在频率域中实现信号分离。 固有频率f0=w0/(2?)为电路没有损耗时,滤波器的谐振频率,复杂电路往往有多个固有频率。 阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻尼作用,是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。 品质因数Q:阻尼系数的倒数,是评价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标。
△w为带通或带阻滤波器的3dB带宽, w0为中心频率,在很多情况下中心频率与固有频率相等。】
灵敏度:滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度记作Sx,定义为: Sx=(dy/y)/(dx/x)。
该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念,该灵敏度越小,标志电路容错能力越强,稳定性也越高。
5、二阶低通滤波器的传递函数的一般形式为
,规范形式: 它的固有频率为a01/2,通带增益Kp=b0/a0,阻尼系数为a1/w0。 6、二阶高通滤波器的传递函数的一般形式为: 7
、二阶带通滤波器的传递函数的一般形式为:
第五章:1、同向比例放大电路:输入电压ui通过R2输入到运放的同向端,输出电压uo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反向端反向端接入平衡电阻R1=R2//Rf到地。(特点:输入阻抗高)
u_=R1/(R1+Rf)u0,由虚短:u+=u_虚断:i+=i_=0 u_= R1/(R1+Rf)u0=u+=ui
电压放大倍数:Af= u0/ui=1+ Rf/R1
因此:Af≥1,当R1―&∞(开路)Af=1 构成等幅、同向的电压跟随器。
2、反向比例放大电路: 3、差分比例放大电路: 4、加法电路:(反向加法)
2单一运算放大器实现减法运算 ○
1用加法运算电路实现减法运算 5、减法电路:○
第六章:1、电压比较电路:(1)通用运算放大器和专用集成比较器的区别:
1比较器的一个重要指标是它的响应时间,○它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽有关。
因此,必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器,并在应用中减小甚至不用相位补偿电容,以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。
2当在比较器后面连接数字电路时,专用集成比较器无需添加任何元器件,就可以直接连接,但对通用运算放大器○
而言,必须对输出电压采取嵌位措施,使它的高、低输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。 (2)电平比较电路(单阈值比较器):
a差动比较电路:当Ui&UR时VOUT = 0 (逻辑低电平)Vi&VR时,VOUT = 1 (逻辑高电平);由于失调电压的存在,在精密的比较中必须补偿输入失调电压;比如若VOS 在同向输入端为正,若阈值为VR,则比较器输入参考电平应为VR-VOS;VR=0时,称为过零比较器,又称鉴零器。
b求和比较电路(阈值可变) 当Vi&VR时VOUT = “0”, VI&VR时VOUT = “1”对于缓慢变化的信号(?信号频率变化太快,可能比较器来不
及翻转),当其接近于门限电平时,叠加在它们上的干扰信号UN会使比较器产生误翻转,这就是所谓的电平比较器的 “振零”现象。 &=(a)求和型比电路图
1【定义】2、电压频率转换电路(V/f 转换器)○V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号,
即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例,故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。 (1)应用:在调频,锁相和A/D变换等许多技术领域得到非常广泛的应用。
(2)指标:额定工作频率和动态范围,灵敏度或变换系数,非线性误差,灵敏度误差和温度系数等
2上述简单压-频变换器的精度和动态范围受到限制的根本原因在于复位电路具有非线性,○虽然可采取适当方法进
行补偿,但补偿总是不完全的或者适用范围很狭窄。因此对于这类简单电路,提高精度的主要措施时缩小复位时间。若要使非线性误差从1%提高一个数量级,达到0.01%,则复位时间必须减小到最小信号周期的0。01%以下。当额定工作频率为10KHZ时,信号的最小周期为0.1ms,这样,复位时间必须小于0.01US,简单变换电路通常很难满足这个要求。因此,必须改进复位电路,限制它的非线性影响。最常用的方法时电荷平衡法,而集成压-频变换器几乎都是按这种方案设计的。利用这种方法,可以得到精度很高,动态范围很宽的压-频变换器。
复位电路由定时电路、恒流源Ij和二极管D1,D2组成,复位电路的工作由比较器A2控制,每当比较器的输出从高电位变到低电位时,定时电路就输出一个脉宽固定为Ti的负脉冲,使D2截止,D1导通,可见,比较器的输出每变换一次状态,复位电路从积分电容上取走一份固定的电荷量IjTj。
3电荷平衡型:输入电流If 加入后,积分器A1负向积分,当A1输出电压下降到单限比较器A2的门限电位-EM○
时,A2的输出从高电位变成低电位,于是复位电路从积分电容CF上取走一固定电荷量IJTJ,因为IJ总大于IF,所以在定时电路输出负脉冲期间,积分器A1正向积分,直到定时电路恢复原状,又开始下一周期,显然在一个周期中,积分电容得到的电荷量于放出的电荷量应相等,即:IF.TSC = IJ.TJ所以,输出脉冲频率可表示为fsc = 1/Tsc = If/Ij*Tj 优点:(1)利用电荷平衡法,输出脉冲频率与输入电流有精密的线性关系。这种方案可使非线性误差降到0。005%以下,这是因为这种方案与简单压频变换器不同,它在复位电路中采用了两个精密部件-定时电路和恒流源,这就是放电电荷与输入信号无关,始终为定值,提高了变换电路的线性度。
(2)易于集成化,通常将积分器,比较器,定时电路,恒流源和缓冲极集成在一块硅片上,应用时外加少量元件,就能调节比较器的门限电位,定时电路的输出脉宽和恒流源的输出电流,从而提高了这类器件的适应能力。
4通用f/V 转换电路包括三个部分:电平比较器,单稳态触发器和低通滤波器 ○
5集成f/V转换器:稳态Q=0、暂稳态Q=1。暂稳态持续时间由Rt, Ct充电时间决定。暂稳态时IS对RL,CL充电 ○
3、A/D转化器:n位二进制编码(d1d2…dn)为:????=???? ????×?????+????×?????+?+????×????? =???? ????=??????×??
1分辨率:对应一个数字输出的模拟输入电压有一定的幅度范围,若超过这个幅度范围,数字输出就会发生变化,○
这样能分别的电压范围叫做分辨率。通常用LSB表示。
2精度:理想的ADC是指不含量化误差以外的误差,但实际上由于使用的元件和噪声等产生各种误差。精度是表示○
所含误差的比例,用刻度的百分比或PPM表示。精度分为绝对精度和相对精度。
3量化和量化误差:将幅度连续取值的模拟信号变为只能取有限个某一最小当量的整数倍数值的过程称为量化。 ○
通过量化将连续量转换成离散量,必然存在类似于四舍五入产生的误差即~。最大误差可达到1LSB的1/2。 4、D/A转换器的转换特性:对n位D/A转换器,设其输入是n位二进制数字输入信号Din (d1,…dn)
如果D/A转换器的基准电压为UR,则理想D/A转换器的输出电压U0
5、如果要求D/A转换器能分辨5mV的电压,设其满量程电压为10V,问其输入端数字量要多少数字位? 解:当满量程电压为UF =10V时,有:????/????=??????,????=????????
取n=11,即输入端数字量要11位。
6、 一个6bit
D/A转换器,具有单向电流输出,当
Din=110100时,io=5mA,试求Din =110011时的io值。数字信号的调制传输_图文_百度文库
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数字信号的调制传输
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