脉冲调制式测量电路在线视频

大家好

前面我们学习了调幅、调频和

调相电路的原理和方法

这次课呢，我们来学习信号调制

解调电路的最后一节

脉冲调制式测量电路

我们这一节的学习目标包括以下两个

1. 理解脉冲调制电路的原理

2. 理解并能分析脉冲调制电路

我们知道调幅、调频和调相是让调制信号去

控制载波信号的幅值、频率和相位

让这些参数

随调制信号 x

而改变

在学习它们的原理的时候

我们发现

它们的载波信号都是正弦波信号

而脉冲调制是用脉冲信号作为

载波信号的调制方法

脉冲调制可以用脉冲信号

去控制脉冲的频率

相位和脉冲宽度三个特征实现调制

比较常见的是脉冲宽度调制

下面我们看一下脉冲调宽它的基本原理

脉冲调宽的数学表达式是

B=b+mx，其中大写

B 表示脉冲的宽度，小写 b 是一个

常数

m 是调制度，很明确

脉冲宽度 B 是调制信号 x 的线性函数

它的波形如右图所示

在图 a) 中

当调制信号大小为 x 的时候

得到图 b) 中调制信号的脉冲宽度

满足 b+mx 这一线性关系

跟调幅、调频和调相一样

脉冲调宽电路的实现方法也可以分为

传感器调制和电路调制

因为传感器调制

在信号一形成的时候

就已经是调制信号

因此具有较强的抗干扰能力

下面我们举一个传感器调制的例子

如右图所示是一个用激光扫描方法

测量工件直径的仪器

他是一个比较典型的几何量测量

图中 4 为激光器发出光束

经反射镜 5、6 反射后照射到扫描

棱镜 2 的表面

棱镜 2 由电机 3 带动连续转动

由棱镜 2 反射返回的光束不断变化

透镜 1 将这一光束变成平行光

对工件 8 进行扫描

后经透射 10 进行汇聚

汇聚后

由光电器件 11 接收，很明显扫描棱镜

的一个边对应一个扫描周期

当光束扫描的工件时，被工件挡住

没有光线照射到 11 上

使得对应暗的信号宽度与工件尺寸成正比

也就是说

脉冲宽度受到工件尺寸 x 调制

得到测量信号为脉宽调制信号

在学习调频电路的时候

其中一种电路调频方法如图 a) 所示

是通过改变多谐振荡器的

C或R实现调频

将 C 或 R 作为传感器输出

可以用来控制输出信号的频率

得到调频信号

现在我们对电路略加改动

改成了如图 b) 所示

在运放 N 状态反转过程中

电容充放电分别通过 R₂ 和

R₃ 两个不同路径

两个半周期的充电时间常数不同

从而输出信号的占空比也随两

支充电回路的阻值而变化

若使 R₂ 和 R₃ 为差动电阻传感器的两臂

R₂ 与 R₃ 之和为常数

这时输出信号的频率不随测量值而改变

而信号的占空比随 R₂ 和 R₃

也就是测量信号的大小而改变

这样就得到了随测量信号变化

的脉宽调制信号

电路调制的另外一种方法是电压调制

它的电路如图所示

也是在多谐振荡器基础上变化而来的

就是 R₄ 不接地

而是接某一电压 ux

运放的同相输入端电压 u+

可以用以下公式表示

当 ux 为正

会使 u+ 增大

在 uo 的正半周期需要对电容 C

充电，使得 uc 大于 u+

才能使 uo 发生负跳变

uo 增大，使得充电时间延长

也就是使得输出信号 uo

高电平的时间延长

在 uo 的负半周期

u+ 增大

使得 uc 能够较快的降至 u+ 以下

使 uo 发生正跳变

这样就使得 uo 处于低电平的时间缩短

相反的

如果 ux 为负

u+ 减小

uo 的高电平时间减少

低电平时间增加

这样通过 ux 控制反转电压

改变充电时间，就实现了测量信号

ux 对输出信号

脉冲宽度的调制

最后我们来做一下简单的总结

本节我们学习了

脉冲调制式测量电路的基本原理以及

传感器脉冲调制和两种电路脉宽调制方法

这就是本节的学习内容

再见