信号调理课件教程

主要内容:电桥、滤波器、调制解调电路和模数转换电路的工作原理及用途。
本章要求:了解各种转换电路的基本概念、工作原理、用途和特点；掌握各种转换电路的一般应用。
第一节   电  桥
按激励电压分:供桥电源电压是直流电压时，称直流电桥；供桥电源电压为交流电压时，称交流电桥。
按工作方式分: 电桥的工作方式有偏差工作方式和调零工作方式。
一、直流电桥
1．平衡电桥
输出电压为：
        U0=UBA-UDA
          =I1R1-I2R4                  
由上式可见：若R1R3=R2R4，则输出电压必为零，此时电桥处于平衡状态，称为平衡电桥。
平衡电桥的平衡条件为：
R1R3=R2R4                             

2．非平衡电桥
（1）单臂工作电桥
这里以桥臂电阻R1作为工作臂，如图4-1。
设R2=R3=R4=R0，R1=R0+ΔR，其中R0为一常数，则输出电压为
 
若电桥用于微电阻变化测量，有ΔR远小于R0，则
（2）双臂工作电桥
两个邻边桥臂有相同的微电阻变化，如电阻R1有变化R0+ΔR，R2有变化R0-ΔR0，可导出公式
（3）四臂工作电桥
四个桥臂均有相同的微电阻变化，且电阻变化以差动方式增大或减小，满足以下关系：
R1=R2=R3=R4=R0
ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR
其输出电压为
3．讨论
（1）电桥的灵敏度
在电桥电路中灵敏度定义为
它将ΔR/R0作为输入，而不是仅把ΔR当作输入。由此可以求得上述各种电桥的灵敏度分别为S1=1/4UO；S2=1/2UO；S4=UO。
（2）非线性误差
在推导上述公式的过程中，单测量臂的电桥由于在分母上有2ΔR项，使输出电压的变化与电阻的变化具有非线性误差，在精密测量中要考虑这个非线性误差的影响。

二、交流电桥
1．交流电桥的平衡条件
如图4-2所示为交流电桥。它采用交流电压供电，四个桥臂可以是电感L、电容C或者电阻R，均用阻抗符号Z表示。
根据对直流电桥的讨论可以写出
当Z1Z3-Z2Z4=0 时，电桥输出为零，达到平衡这时有
Z1Z3=Z2Z4      Z是复数，可以写成 Z=|Z|ejφ
交流电桥的平衡条件：