?Vscos(w0t??)?4Vr?(?1)?n?1?n?12n?1cos?(2n?1)w0t?
?2VrVs?n?1?(?1)n?12VV(?1)rscos?(2n?2)w0t???+cos(2nw0t??) ??2n?1?2n?1n?1n?1?上式中第一项为差频项，第二项为和频项。经过LPF的滤波作用，n>1的差频项及所有的和频项均
被滤除，只剩n=1的差频项为 uo(t)?2VsVrcos? ,当方波幅度Vr=1时可以利用电子开关实现方波信号与被
?测信号的相乘过程，这时LPF的输出为uo(t)?2Vscos? ,如果在相敏检波电路中接入移相电路，使参考信
?2V号和被测信号的相位差θ=0,则LPF的输出为uo(t)?s 。电子开关要比模拟乘法器成本低，速度快, 工
?Uc R2 US R1 R3 Uc V （a）
(b)
O us t Uc O us O t uo t O (c) t t t - N + + ∞ uo O uo O 图2-2 开关式全波相敏检波
作也更为稳定可靠。
将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带调幅信号us，将双边带调幅信号us再乘以载波信号，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。
图2-2是开关式全波相敏检波电路。图a中，在UC=1的半周期，同相输入端被接地，US只从反相输入端接地，放大器的放大倍数为-1，输出信号Uo如图b和图c中实线所示。在UC的负半周期，V截止，US同时从同相输入端和反相输入端输入，放大器的放大倍数为+1，输出信号为us。 四．实验所需部件及注意事项 1. 实验所需部件
传感器实验箱、差动变压器、电感传感器实验模块、音频信号源、螺旋测微仪、示波器、直流稳压电源（ ±5V ）、万用表、电路实验板。 2、实验注意事项
（1）在做实验前，应先用示波器监测差动变压器激励信号的幅度，使之为Vp-p值为2V，不能太大，否则差动变压器发热严重，影响其性能，甚至烧毁线圈。 （2）模块上L2、L3线圈旁边的“*”表示两线圈的同名端。
（3）实验过程中，外加调制信号幅度不要过大，请按照实验内容及步骤说明部分进行实验，以便得到更好的实验效果。
五．实验方案及实验结果分析 1. 精密全波整流电路实验
9
（1）从函数发生器向测控电路实验板线性精密检波模块提供正弦信号，使用示波器观察精密全波整流电路输入/输出信号，并记录分析。
表2-1
Ui 波形 UO与Ui的关系 UO 2. 相敏检波电路工作原理
依照相敏检波电路的工作原理，读懂以下电路图，比较相敏检波的输入输出关系图，记录波形。
表2-2 Ui 图2-3 开关式全波相敏检波电路板原理图
波形 O O 测点与Ui的关系 Ua Ux O Uo O 3．差动变压器的测量电路实验
用传感器实验箱差动变压器模块输出的信号作为精密全波整流电路（或相敏检波电路）的输入信号，功率信号发生器输出与差动变压器同频率的方波信号作为载波信号，对差动变压器的信号进行解调，以确定差动变压器所测的非电量信号。连接具体步骤如下：
10
（1）将差动变压器及测微头安装在传感器实验箱的传感器支架上，将“差动式”传感器引线插头插入实验模板的插座中。
（2）调节功率信号发生器，使之输出频率为4-5KHz、幅度为Vp-p=2V的正弦信号，并用示波器的CH1监视输出。
（3）将功率信号发生器的功率输出端接“差动变压器实验”单元激励电压输入端，把“差动变压器实验”单元的输出端3、4接入示波器的CH2，同时接入交流毫伏表。
（4）旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小，这时可以左右移动旋动测微头，假设其中一个方向为正位移，另一个方向为负位移，从 Vp-p最小开始旋动测微头，每0.2mm从交流毫伏表上读出输出电压Vp-p值，填入下表2-3，再从Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。
表2-3 差动变压器位移X值与输出电压数据表 V(mV) X(mm) 图2-4 差动变压器连接示意图
（5）将差动传感器输出的信号接到实验板检波电路的输入端U1，通过示波器观察输入输出波形，并记录到
表2-4。 表2-4
U1 波形 UO与Ui的关系 UO （6）设计峰值检波电路，旋动测微头，观察螺旋测微仪的距离和峰值检波输出的电压，并记录到表2-5，画出电压与距离的关系曲线。
表2-5 差动变压器位移X值与峰值检波输出电压数据表 V(mV) X(mm) （7）设计低通滤波电路，将精密检波电路的输出连接低通滤波器输入端，测量通滤波器的输出端信号并记录2-6，对比调制前的输入信号和解调后的输出信号。（6）∽（7）选做一个。 表2-6 差动变压器位移X值与输出电压数据表 V(mV) X(mm) （8）整理实验数据，分析各个电路模块的作用，分析各点波形，写出实验报告。 六、思考题
1 电路调制中，如何设计乘法器电路？ 2 电路解调中，如何设计相敏检波电路？
3 精密全波整流电路中的各个电阻应满足怎样的匹配关系。
11
实验三 信号转换电路
一、实验目的
1、学习电压-频率变换器的电路组成、工作原理和调试方法。 2、学习电流一电压变换器的电路组成、工作原理和调试方法。 3、熟悉运算电路的应用和调试方法。 二．实验内容 1. 压频转换实验 2. I/V转换实验 三、实验原理 1. F/V转换
F/V转换器具有占用总线数量少，易于远距离传送，抗干扰能力强等优点。因此，作为数/模转换的新技术，F/V转换技术使用越来越广泛。频率—电压转换的工作原理：将各种形式的频率（或周期）信号，如正弦波，三角波，扫描波等，变化成矩形波，然后经滤波后得到与频率信号成正比的直流电压。LM13l系列芯片可用作F/V转换器，它的外接电路如下图5-2所示。输入比较器的同相输入端由电源电压U经R1、R2分压得到比较电平U7(取U7＝0.9U)，定时比较器的反相输入端由内电路加以固定的比较电平U_＝2U/3。
图3-1 LM131F/V转换电路原理图
当ui没有负脉冲输入时，u6＝U＞U7,U1＝“0”。RS触发器保持复位状态，Q＝“1”。电流开关S与地端接通，晶体管V导通，引脚5的电压u5＝uct＝0。当输入端ui有负脉冲输入时、其前沿和后沿经微分电路微分后分别产生负向和正向尖峰脉冲，负向尖峰脉冲使u6 综上所述，每输入一个负脉冲，RS触发器便置位，IS对CL充电一次，充电时间等于Ct，电压uCt从零上升到U_＝2U/3所需时间t1。RS触发器复位期间，停止对CL充电,而CL对负载RL放电。根据Ct充电规律，可求得t1为 t1=RtCt㏑3≈1.1RtCt （3-1） 提供的总电荷量Qs为 12