調相電路

A. 調相的調相電路

調相實現常見的有三種方法，分別是可變移相法調相、可變時延法調相、矢量合成法調相。
可控移相網路有多種實現電路，其中應用最廣的是由變容二極體和電感組成的調諧迴路。電路組成如下圖所示。


實際加到變容二極體上的調制電壓uΩ』(t) 為

就構成間接調頻。

相應的公式為：

這種方法能得到較大的相移，調制線性較好，但電路復雜。
如上圖是矢量合成法調相的電路模型，矢量合成法原理為：
單音調制時，調相信號可表示為

說明：實現線性調相的條件：

B. 積分電路與微分電路的工作原理及定義

輸出抄信號與輸入信號的積分成正比襲的電路，稱為積分電路。
http://ke..com/view/618186.html?wtp=tt
輸出電壓與輸入電壓的變化率成正比的電路。
http://ke..com/view/618183.htm
（輸入字數受限）

C. 運算放大器 積分電路中 電容上並聯一電阻 此電路什麼作用

理想積分器是不用並聯這個電阻的。

實際的積分器由於運算放大器難版免會存在偏置電壓權，盡管偏置電壓很低，還是會對電容進行充放電，時間一長，電容就飽和了。並聯電阻的目的就是為了使給電容提供放電迴路，不要飽和。

並聯電阻後的積分器的傳遞函數已經不是理想積分器了，但是，只要輸入信號周期遠遠大於RC常數，可以近似為積分器。

(3)調相電路擴展閱讀：

積分電路還可以用於處理模擬信號。當輸入為正弦信號 ui（t）=Um 時，積分電路的輸出為u0（t）=1/RCdt=Um/ωRC。

其幅度為輸入信號的1/ωRC，相位落後90°。當輸入信號含有不同頻率分量時，積分電路輸出端的信號中頻率較高的分量所佔的比例降低。

在間接調頻器中，為了用調相電路得到調頻波，先用積分電路對調制信號積分，後由調相電路對載波進行相位調制，得到調頻波。

積分電路可將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉換為拋物波。電路原理很簡單，都是基於電容的充放電原理，這里就不詳細說了，這里要提的是電路的時間常數R*C，構成積分電路的條件是電路的時間常數必須要大於或等於10倍於輸入波形的時間寬度。

D. 自感感測器在應用中存在那些問題可以通過採用差動式自感感測器獲得改善答案

1、自感式感測器的工作原理
電感值與以下幾個參數有關：與線圈匝數w平方成正比；與空氣隙有效截面積S0成正比；與空氣隙長度l0所反比。
2、靈敏度與非線性
氣隙型其靈敏度為：差動式感測器其靈敏度：

以上結論在滿足Δl/l0＜＜1時成立。
從提高靈敏度的角度看，初始空氣隙l0距離人應盡量小。其結果是被測量的范圍也變小。同時，靈敏度的非線性也將增加。如採用增大空氣隙等效截面積和增加線圈匝數的方法來提高靈敏度，則必將增大感測器的幾何尺寸和重量。這些矛盾在設計感測器時應適當考慮。與截面型自感感測器相比，氣隙型的靈敏度較高。但其非線性嚴重，自由行程小，製造裝配困難。因此近年來這種類型的使用逐漸減少。差動式感測器其靈敏度與單極式比較。其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。
3、等效電路
自感式感測器從電路角度來看並非純電感，它既有線圈的銅耗，又有鐵芯的渦流及磁滯損耗，這可用摺合的有功電阻抗Rq表示。此外，無功阻抗除電感之外還包括繞組間分布電容。這部分電容用集總參數C表示，一個電感線圈的完整等效電路可用圖3-4表示。

式中Rm---磁路總磁阻；
Za---鐵芯部分的磁阻抗；
Z0--空氣隙的磁阻抗。
4、轉換電路
一、調幅電路
調幅電路的一種主要形式是交流電橋。圖（a）所示為交流電橋的一般形式。橋臂Zi可以是電阻、電抗或阻抗元件。當空載時，其輸出稱為開路輸出電壓，表達式如下。式中U為電源電壓。

圖交流電橋的一般形式及等效電路
（a）電阻平衡臂電橋（b）變壓器電橋
二、調頻電路
調頻電路的基本原理是感測器電感L變化將引起輸出電壓頻率f的變化。一般是把感測器電感L和一個固定電容C接入一個振盪迴路中，如圖（a）所示。當L變化時，振盪頻率隨之變化，根據的f大小即可測出被測量值。當L有了微小變化ΔL後，頻率變化Δf為

圖調頻電路
三、調相電路
調相電路的基本原理是感測器電感L變化將引起輸出電壓相位φ的變化。圖（a）所示是一個相位電橋，一臂為感測器L，另一臂為固定電阻R。設計時使電感線圈具有高品質因數。忽略其損耗電阻，則電感線圈與固定電阻上壓降UL與UR互相垂直，如圖（b）所示。當電感L變化時，輸出電壓U0的幅值不變，相位角φ隨之變化。
φ與L的關系為

式中ω--電源角頻率

圖調相電路
5、零點殘余電壓
它表現在電橋預平衡時，無法實現平衡，最後總要存在著某個輸出值ΔU0，這稱為零點殘余電壓，如圖所示。

圖U0-l特性
6、自感式感測器的特點以及應用
自感式感測器有如下幾個特點：
①靈敏度比較好，目前可測0．1μm的直線位移，輸出信號比較大、信噪比較好；
②測量范圍比較小，適用於測量較小位移；
③存在非線性；
④消耗功率較大，尤其是單極式電感感測器，這是由於它有較大的電磁吸力的緣故；
⑤工藝要求不高，加工容易。

E. 自感式感測器採用交流電橋測量存在什麼問題,如何解決

自感式感測器實現了把被測量的變化轉變為電感量的變化。為了測出電感量的變化，同時也為了送入下級電路進行放大和處理，就要用轉換電路把電感變化轉換成電壓(或電流)變化。把感測器電感接人不同的轉換電路後，原則上可將電感變化轉換成電壓(或電流)的幅值、頻串、相位的變化，它們分別稱為調幅、調頻、調相電路。在自感式感測器中，調幅電器用得較多，調頻、調相電路用得較少。
自感式感測器有如下幾個特點:

(1)靈敏度比較好，目前可測0.1 μm的直線位移，輸出信號比較大，信噪比較好。

(2)測量范圍比較小，適用於測量較小位移。

(3)存在非線性。

(4)消耗功率較大，尤其是單極式電感感測器，這是由於它有較大的電磁吸力的緣故。

(5) 工藝要求不高，加工容易。

F. 給定積分器電路有什麼作用

很多產品上的電機使用調頻的方式進行調速。積分電路也可以用來抑制頻率干擾信號。在間接調頻器中，先用積分電路對調制信號積分，使調制信號幅度與它的頻率成反比，然後由調相電路對載波進行相位調制，就可以產生調頻波,實現調相-調頻波的變換。從而實現調速。

G. 直接調頻 間接調頻 優缺點

直接調頻法中振盪器和調制器合二為一。這種方法的優點是在實現線性調頻的要求下，可以獲得相對較大的頻偏。它的主要缺點是會導致FM波的中心頻率偏移，頻率穩定度差，在許多場合對載頻採取自動頻率微調電路（AFC）來克服載頻的偏移或者對晶體振盪器進行直接調頻。
間接調頻法

先將調制信號進行積分處理，然後用它控制載波的瞬時相位變化，從而實現間接控制載波的瞬時頻率變化的方法，稱為間接調頻法。
根據前述調頻與調相波之間的關系可知，調頻波可看成將調制信號積分後的調相波。
這樣，調相輸出的信號相對積分後的調制信號而言是調相波，但對原調制信號而言則為調頻波。這種實現調相的電路獨立於高頻載波振盪器以外，所以這種調頻波突出的優點是載波中心頻率的穩定性可以做得較高，但可能得到的最大頻偏較小。
無論是直接調頻，還是間接調頻，其主要技術要求是：頻偏盡量大，並且與調制信號保持良好的線性關系；中心頻率的穩定性盡量高；寄生調幅盡量小；調制靈敏度盡量高。其中頻偏增大與調制線性度之間是矛盾的。

H. 當輸出波形和輸入波形反相時,導通延遲時間和截止延遲時間分別指什麼

這是邏輯實驗的一個思考題吧，這里說的「輸出波形和輸入波形反相」指的是調整雙蹤示波器的按鈕使ch1和ch2的波形同時反向，tPdL和tPdH表示的仍分別是導通延遲時間和截止延遲時間，只不過一個是上升一個是下降而已。

輸入信號經過了一個電阻後經過反饋流到電容上，但此時認為電容的初始電量為零，故此時給電容充電。由理想運算放大器的虛短、虛斷性質得，（vi-0）/R=dQ/dt=C*d(0-vo)/dt,所以vo=-1/（RC）∫ vdt。

簡單的RC積分電路的實際輸出波形與理想情況不同，在t<<RC的時間范圍內，輸出電壓比較接近於理想的線性斜升電壓，隨著時間延續，電容兩端的電壓增高，充電電流減小、輸出電壓就越來越偏離理想積分電路的輸出。

當輸入信號含有不同頻率分量時，積分電路輸出端的信號中頻率較高的分量所佔的比例降低。在間接調頻器中，為了用調相電路得到調頻波，先用積分電路對調制信號積分，後由調相電路對載波進行相位調制，得到調頻波。

當時間常數較大，如超過10ms時，電容C1的值就會達到數微法，由於微法級的標稱值電容選擇面較窄，故宜用改變電阻R1的方法來調整時間常數。

但如所需時間常數較小時，就應選擇R1為數千歐～數十千歐，再往小的方向選擇C1的值來調整時間常數。因為R1的值如果太小，容易受到前級信號源輸出阻抗的影響。

I. Proteus電子電路設計及模擬的目錄

第1章 Proteus概述 1
1.1 Proteus歷史 1
1.2 Proteus應用領域 1
1.3 Proteus VSM組件 2
1.4 Proteus的啟動和退出 3
1.5 Proteus設計流程 5
1.5.1 自頂向下設計 5
1.5.2 自下而上設計 5
1.6 Proteus安裝方法 6
第2章 Proteus ISIS基本操作 9
2.1 Proteus ISIS工作界面 9
2.1.1 編輯窗口 9
2.1.2 預覽窗口 11
2.1.3 對象選擇器 11
2.1.4 菜單欄與主工具欄 11
2.1.5 狀態欄 13
2.1.6 工具箱 13
2.1.7 方向工具欄及模擬按鈕 15
2.2 編輯環境設置 16
2.2.1 模板設置 16
2.2.2 圖表設置 16
2.2.3 圖形設置 17
2.2.4 文本設置 17
2.2.5 圖形文本設置 17
2.2.6 交點設置 19
2.3 系統參數設置 20
2.3.1 元件清單設置 20
2.3.2 環境設置 22
2.3.3 路徑設置 23
2.3.4 屬性定義設置 24
2.3.5 圖紙大小設置 25
2.3.6 文本編輯選項設置 25
2.3.7 快捷鍵設置 25
2.3.8 動畫選項設置 27
2.3.9 模擬選項設置 28
實例2-1 原理圖繪制實例 32
第3章 Proteus ISIS電路繪制 36
3.1 繪圖模式及命令 36
3.1.1 Component（元件）模式 37
3.1.2 Junction dot（節點）模式 38
3.1.3 Wire label（連線標號）模式 38
3.1.4 Text scripts（文字腳本）模式 39
3.1.5 匯流排（Buses）模式 41
3.1.6 Subcircuit（子電路）模式 41
3.1.7 Terminals（終端）模式 42
3.1.8 Device Pins（器件引腳）模式 43
3.1.9 2D圖形工具 44
3.2 導線的操作 45
3.2.1 兩對象連線 45
3.2.2 連接點 45
3.2.3 重復布線 46
3.2.4 拖動連線 46
3.2.5 移走節點 47
3.3 對象的操作 47
3.3.1 選中對象 48
3.3.2 放置對象 48
3.3.3 刪除對象 48
3.3.4 復制對象 48
3.3.5 拖動對象 48
3.3.6 調整對象 49
3.3.7 調整朝向 49
3.3.8 編輯對象 49
3.4 繪制電路圖進階 49
3.4.1 替換元件 49
3.4.2 隱藏引腳 49
3.4.3 設置頭框 50
3.4.4 設置連線外觀 51
3.5 典型實例 52
實例3-1 繪制共發射極放大電路 52
實例3-2 JK觸發器組成的三位二進制同
步計數器的繪制與測試 54
實例3-3 KEYPAD的繪制及模擬 57
實例3-4 單片機控串列輸入並行輸出
移位寄存器繪制練習 65
第4章 ProteusISIS分析及模擬工具 69
4.1 虛擬儀器 69
4.2 探針 71
4.3 圖表 72
4.4 激勵源 74
4.4.1 直流信號發生器DC設置 75
4.4.2 幅度、頻率、相位可控的正弦
波發生器SINE設置 75
4.4.3 模擬脈沖發生器PULSE設置 76
4.4.4 指數脈沖發生器EXP設置 77
4.4.5 單頻率調頻波信號發生器SFFM
設置 78
4.4.6 PWLIN分段線性脈沖信號發生
器設置 78
4.4.7 FILE信號發生器設置 79
4.4.8 音頻信號發生器AUDIO設置 80
4.4.9 單周期數字脈沖發生器DPULSE
設置 81
4.4.10 數字單邊沿信號發生器DEDGE
設置 81
4.4.11 數字單穩態邏輯電平發生器
DSTATE設置 82
4.4.12 數字時鍾信號發生器DCLOCK
設置 82
4.4.13 數字模式信號發生器DPATTERN
設置 83
4.5 典型實例 83
實例4-1 共發射極放大電路分析 83
實例4-2 ADC0832電路時序分析 88
實例4-3 共發射極應用低通濾波電路
分析 91
第5章 模擬電路設計及模擬 95
5.1 運算放大器基本應用電路 95
5.1.1 反相放大電路 96
5.1.2 同相放大電路 97
5.1.3 差動放大電路 98
5.1.4 加法運算電路 100
5.1.5 減法運算電路 101
5.1.6 微分運算電路 102
5.1.7 積分運算電路 102
實例5-1 PID控制電路分析 104
5.2 測量放大電路與隔離電路 106
5.2.1 測量放大器 106
實例5-2 測量放大器測溫電路分析 108
5.2.2 隔離放大器 109
實例5-3 模擬信號隔離放大電路
分析 110
5.3 信號轉換電路 112
5.3.1 電壓比較電路 112
5.3.2 電壓/頻率轉換電路 117
5.3.3 頻率/電壓轉換電路 118
5.3.4 電壓—電流轉換電路 119
5.3.5 電流—電壓轉換電路 120
5.4 移相電路與相敏檢波電路 121
5.4.1 移相電路 121
5.4.2 相敏檢波電路 123
實例5-4 相敏檢波器鑒相特性分析 125
5.5 信號細分電路 126
實例5-5 電阻鏈二倍頻細分電路
分析 128
5.6 有源濾波電路 129
5.6.1 低通濾波電路 129
5.6.2 高通濾波電路 131
5.6.3 帶通濾波電路 134
5.6.4 帶阻濾波電路 135
5.7 信號調制/解調 136
5.7.1 調幅電路 137
5.7.2 調頻電路 139
5.7.3 調相電路 141
5.8 函數發生電路 142
5.8.1 正弦波信號發生電路 142
實例5-6 電容三點式振盪電路分析 145
5.8.2 矩形波信號發生電路 147
5.8.3 占空比可調的矩形波發生
電路 148
5.8.4 三角波信號發生電路 150
5.8.5 鋸齒波信號發生電路 150
實例5-7 集成函數發生器ICL8038
電路分析 150
第6章 數字電路設計及模擬 155
6.1 基本應用電路 155
6.1.1 雙穩態觸發器 155
6.1.2 寄存器/移位寄存器 158
實例6-1 74LS194 8位雙向移位寄存器
分析 158
6.1.3 編碼電路 160
6.1.4 解碼電路 162
實例6-2 CD4511解碼顯示電路
分析 163
6.1.5 算術邏輯電路 164
6.1.6 多路選擇器 166
6.1.7 數據分配器 167
6.1.8 加/減計數器 168
6.2 脈沖電路 171
6.2.1 555定時器構成的多諧振盪器 171
實例6-3 占空比與頻率均可調的多
諧振盪器分析 175
6.2.2 矩形脈沖的整形 177
6.3 電容測量儀 181
6.3.1 電容測量儀設計原理 181
6.3.2 電容測量儀電路設計 181
6.4 多路電子搶答器 185
6.4.1 簡單8路電子搶答器 185
6.4.2 8路帶數字顯示電子搶答器 186
第7章 單片機模擬 190
7.1 Proteus與單片機模擬 190
7.1.1 創建源代碼文件 190
7.1.2 編輯源代碼程序 192
7.1.3 生成目標代碼 192
7.1.4 代碼生成工具 192
7.1.5 定義第三方源代碼編輯器 193
7.1.6 使用第三方IDE 193
7.1.7 單步調試 194
7.1.8 斷點調試 194
7.1.9 MULTI-CPU調試 195
7.1.10 彈出式窗口 195
7.2 WinAVR編譯器 203
7.2.1 WinAVR編譯器簡介 203
7.2.2 安裝WinAVR編譯器 204
7.2.3 WinAVR的使用 206
7.3 ATMEGA16單片機概述 210
7.3.1 AVR系列單片機特點 210
7.3.2 ATmega16總體結構 212
7.4 I/O埠及其第二功能 221
7.4.1 埠A的第二功能 222
7.4.2 埠B的第二功能 222
7.4.3 埠C的第二功能 223
7.4.4 埠D的第二功能 224
實例7-1 使用Proteus模擬鍵盤控
LED 224
7.5 中斷處理 228
7.5.1 ATmega16中斷源 229
7.5.2 相關I/O寄存器 229
7.5.3 斷處理 233
實例7-2 使用Proteus模擬中斷喚醒的
鍵盤 234
7.6 ADC模擬輸入介面 239
7.6.1 ADC特點 239
7.6.2 ADC的工作方式 240
7.6.3 ADC預分頻器 240
7.6.4 ADC的雜訊抑制 243
7.6.5 與ADC有關的I/O寄存器 243
7.6.6 ADC雜訊消除技術 246
實例7-3 使用Proteus模擬簡易電
量計 247
7.7 通用串列介面UART 252
7.7.1 數據傳送 252
7.7.2 數據接收 253
7.7.3 與UART相關的寄存器 253
實例7-4 使用Proteus模擬以查詢方式
與虛擬終端及單片機之間互相
通信 260
實例7-5 使用Proteus模擬利用標准I/O
流與虛擬終端通信調試 265
7.8 定時器/計數器 269
7.8.1 T/C0 269
7.8.2 T/C1 273
7.8.3 T/C2 279
7.8.4 定時器/計數器的預分頻器 282
實例7-6 使用Proteus模擬T/C0定時
閃爍LED燈 282
實例7-7 使用Proteus模擬T/C2產生
信號T/C1進行捕獲 286
實例7-8 使用Proteus模擬T/C1產生
PWM信號控電機 291
實例7-9 使用Proteus模擬看門狗
定時器 297
7.9 同步串列介面SPI 299
7.9.1 SPI特性 300
7.9.2 SPI工作模式 300
7.9.3 SPI數據模式 301
7.9.4 與SPI相關的寄存器 302
實例7-10 使用Proteus模擬埠
擴展 304
7.10 兩線串列介面TWI 310
7.10.1 TWI特性 311
7.10.2 TWI的匯流排仲裁 311
7.10.3 TWI的使用 311
7.10.4 與TWI相關的寄存器 312
實例7-11 使用Proteus模擬雙晶元
TWI通信 315
7.11 綜合模擬 320
實例7-12 使用Proteus模擬DS18B20
測溫計 321
實例7-13 使用Proteus模擬電子
萬年歷 333
實例7-14 使用Proteus模擬DS1302
實時時鍾 346
第8章 PCB布板 353
8.1 PCB概述 353
8.2 Proteus ARES的工作界面 353
8.2.1 編輯窗口 354
8.2.2 預覽窗口 355
8.2.3 對象選擇器 355
8.2.4 菜單欄與主工具欄 355
8.2.5 狀態欄 357
8.2.6 工具箱 357
8.3 ARES系統設置 358
8.3.1 顏色設置 358
8.3.2 默認規則設置 358
8.3.3 環境設置 360
8.3.4 選擇過濾器設置 361
8.3.5 快捷鍵設置 361
8.3.6 網格設置 361
8.3.7 使用板層設置 362
8.3.8 板層對設置 362
8.3.9 路徑設置 363
8.3.10 模板設置 364
8.3.11 工作區域設置 365
實例8-1 PCB布板流程 366
參考文獻 378
原理圖，顧名思義就是表示電路板上各器件之間連接原理的圖表。在方案開發等正向研究中，原理圖的作用是非常重要的，而對原理圖的把關也關乎整個項目的質量甚至生命。由原理圖延伸下去會涉及到PCB layout，也就是PCB布線，當然這種布線是基於原理圖來做成的，通過對原理圖的分析以及電路板其他條件的限制，設計者得以確定器件的位置以及電路板的層數等。
基爾霍夫定律Kirchhoff laws是電路中電壓和電流所遵循的基本規律，是分析和計算較為復雜電路的基礎，1845年由德國物理學家G.R.基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用於直流電路的分析，也可以用於交流電路的分析，還可以用於含有電子元件的非線性電路的分析。運用基爾霍夫定律進行電路分析時，僅與電路的連接方式有關，而與構成該電路的元器件具有什麼樣的性質無關。基爾霍夫定律包括電流定律（KCL)和電壓定律(KVL)，前者應用於電路中的節點而後者應用於電路中的迴路。
多用表
multimeter
由磁電系電表的測量機構與整流器構成的多功能、多量程的機械式指示電表（見電流表）。可用以測量交、直流電壓，交、直流電流，電阻。又稱萬用表或繁用表。有些多用表還具有測量電容、電感等功能。
多用表主要由磁電系電表的測量機構、測量電路和轉換開關
組成。其中，轉換開關是多用表選擇不同測量功能和不同量程時的切換元件。
滿偏轉電流約為 40～200μA。多用表用一個測量機構來測量多種電學量，各具有幾個量程。其工作原理是:通過測量電路的變換,將被測量變換成磁電系測量機構能夠接受的直流電流。例如測量機構結合分流器（見電流表）及分壓器，就形成測量直流電流和電壓的多量程直流電表。磁電系測量機構與半波或全波整流器組成整流式電表的測量機構，再結合分流器及分壓器，就形成測量交流電流和電壓的多量程交流電表。多用表內還帶有電池，當被測電阻值不同時，電池使測量機構內通過不同數值的電流，從而反映出不同的被測電阻值。轉換開關是多用表選擇不同測量功能和不同量程時的切換元件。
用多用表測量電阻的原理電路見圖。當被測電阻Rx=0時,電路中的電流最大,調節R使測量機構指針的偏轉角為滿刻度值，此時電路中的電流值I0=E/R。當被測電阻Rx增大時,電流I=E/(R+Rx)逐漸減小，指針的偏轉角也減小。因此多用表表盤上的電阻值標尺是反向的，而且刻度不均勻。若被測電阻Rx=R，則電流I=I0/2，指針偏轉角為滿偏轉角的一半。因此刻度中點處所標的電阻值(稱為中值電阻)即為該量程下多用表的內阻值。通常電阻值標尺的有效讀數范圍為0.1～10倍中值電阻值。
隨著電子技術的不斷進步，多用表正逐步向數字式方向發展。

J. 採用電力電子技術如何從電網中得到幅值,相位及頻率可控的交流電

交流電的幅值、相位、頻率都是可調的。簡單的放電電路就可以調幅。簡單的調相電路就可以調相，簡單的調頻電路就可以調頻。三個因素同時調節的條件可能性也是有的。