逻辑门混频器的特性分析与选择

第２６卷第１期　数　据　采　集　与　处　理　Ｖ０Ｉ｜２６　ＮＯ．１　２Ｏｌ１年１月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｊａｎ．２Ｏ１ｌ　文章编号：１００４—９０３７（２０１１）Ｏ卜００６３－０６　逻辑门混频器的特性分析与选择　张伟玉　董晋峰　张国雄　单慧勇　（１．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津，３０００７２；２．天津农学院机电工程系，天津，３００３８４）　摘要：在基于频率输出的传感器测量电路设计中，存在如何测量由测量参数引起的小频率增量问题，将被测信号　和参考信号进行混频并进行滤波可以解决这个问题。将仅频率变化的两准数字信号施加于逻辑门进行混频，对　混频器输出的特性进行了理论分析和实验验证，结果表明：异或门和同或门用作差频测量的混频器时，其输出效　果明显好于其他基本逻辑门；当信号为占空比５Ｏ　的方波时，异或门和同或门的输出中不含输入信号的频率，　滤波电路相对简单。　关键词：逻辑电路；混频器；微差测量法；频率测量　中图分类号：ＴＮ９１１．７２　文献标识码：Ａ　Ｃｈｏｏｓｉｎｇ　Ｓｕｉｔａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｇａｔｅ　Ｍｉｘｅｒ　ｆｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｉｙｕ　，Ｄｏｎｇ　Ｊｉｎｆｅｎｇ　，Ｚｈａｎｇ　Ｇｕｏｘｉｏｎｇ　，Ｓｈａｎ　Ｈｕｉｙｏｎｇ。　（１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ，３０００７２，　Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ，３００３８４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｓｍａｌｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｉｎｃｒｅｍｅｎｔｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｍｉｘｅｒ　ｒｅｃｅｉｖｅｓ　ｉｎｐｕｔｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ａｎｄ　ａ　ｌｏｗ　ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｅｓ　ａｎ　ｏｕｔｐｕｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｉｎｐｕｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ．Ｔｗｏ　ｑｕａｓｉ—ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌｓ　ａｒｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｐｕｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｇｉｃ　ｇａｔｅ　ｍｉｘｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｒｓ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ＸＯＲ　ａｎｄ　ＸＮＯＲ　ｌｏｇｉｃ　ｇａｔｅ　ｍｉｘｅｒｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｈａｎ　ｏｔｈｅｒ　ｌｏｇｉｃ　ｇａｔｅ　ｍｉｘ—　ｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌｅ　ｏｆ　ｉｎｐｕｔ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｈａｓ　ａｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｉｘｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｔ　５０　ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｏｇｉｃ　ｃｉｒｃｕｉｔ；ｍｉｘｅｒｓ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　率输出的传感器几乎都具有类似的输出特性，如采　引　目　用以秒作为闸门的记数法测频，上述传感器压力的　输出分辨率仅有０．０２５％，远远满足不了测试要　在对基于频率输出的传感器测量中，经常碰到　求，虽然延长闸门的时间可以满足分辨率的要求，　如何高精度测量小频率增量问题。如美国Ｐａｒｏｓｃｉ—　但影响到了传感器的实时性；如采用传感器输出频　ｅｎｔｉｆｉｃ公司的石英晶体压力传感器，当压力由零到　率的一个或多个周期作为闸门，对一个已知频率进　满量程变化时，输出频率从３８　ｋＨｚ变到４２　ｋＨｚ，　行计数的周期法测频，在有一定分辨率要求时，由　中心频率为３８　ｋＨｚ，频率的增量为４　ｋＨｚ；温度从　于周期短，对测量电路的计数速度提出了很高的要　０。ｃＮ＋１２５。Ｃ变化时，输出频率从１７０　ｋＨｚ变到　求，实际中很难满足，尽管通过很多周期作为闸门　１７１　ｋＨｚ，中心频率为１７０　ｋＨｚ，增量仅有６　ｋＨｚ。频　可满足分辨率的要求，但同样带来的问题是传感器　基金项目：天津市高等学校科技发展计划基金（２００７０９１３）资助项目。　收稿日期：２００９—０７—２６；修订日期：２０１０—０４—１２　６４　数　据　采　集　与　处　理　第２６卷　的实时性降低，直接影响到测量精度。要实现传感　器输出的高分辨率与高精度测量，应减去中心频率　再进行频率的测量。求两频率的差值可使用各种模　拟混频电路再加上滤波电路完成。对于二极管和三　极管构成的混频电路，输入两频率为　，　的正弦　波时，由于非线性的作用，会产生频率为Ｍｆ，＋　的正弦波，其中Ｍ，Ⅳ为任意整数；如果输入频率　为厂１，厂２的方波，因为方波的高次谐波众多，会使　输出含有更多的干扰频率，对滤波电路的要求更　高。Ｄ触发器在一定的条件下可以实现两输入频率　的差频测量［１］，因电路简单、成本低、可靠性高，曾　被许多文献用于两矩形波信号的差频测量Ｌ２删。但　研究发现，Ｄ触发器用于差频时，即使两输入信号　的频率固定，Ｄ触发器的输出周期在变［１　。不论采　用周期法还是记数法，对输出频率的测量都存在测　量不准的问题，这满足不了高测量精度的要求。用　与门加多阶滤波电路可实现两方波信号的频率差　测量Ｉ１　，这里与门充当了混频器的角色，但滤波电　路相对复杂。用模拟乘法混频器对两方波进行混　频，理论上等同于与门混频，但从成本和对输入信　号的要求及输出信号的质量看，还不如与门，主要　是幅值的影响。实际上大于等于两输入的逻辑门都　可以作为混频器使用。本文从理论上进行了逻辑门　作为混频器时的输出特性分析，并用仿真和实际电　路验证了理论分析的正确性，目的是选择出最佳的　逻辑门混频器，用于差频测量。　１逻辑门混频器的归类与选择　两输入的基本逻辑门有与门、与非门、或门、或　非门、同或门、异或门等。这些逻辑门都可实现仅频　率变化的两准数字信号的混频，为研究的方便，通　过频域分析将它们进行归类。　幅值为１，脉宽分别为ｒ　，ｒ　，周期分别为丁　，　丁　，角频率分别为　，　。的周期矩形脉冲信号　（￡），　（ｆ）的傅里叶变换为　ＦＥｘ（ｔ）］一∑　５日一ｏ。　ｆ、　　，）　　（　一　ｏＪ１）　ＦＥｙ（ｔ）］一∑　５。。　日ｆ、　ｎ下＆ｔ２＂Ｅ２Ｉ　）　（　一　）　一其中：Ｓａ（　）为抽样函数；　（　）为单位冲击函数。　．ｚ（ｆ），Ｙ（ｆ）中所含交流分量的频谱为　ｘ（叫）一∑　Ｓ一一ｏ。　　ｆ、　　下７／０）１Ｚ＂１），　　（　一ｎ０３１）　ｙ（　）一∑　Ｓａｆ　）　（　一　）　设ｃ　一　，Ｃｚ一　，则　Ｆ［ｚ（￡）］一２　Ｃ１　（　）＋ｘ（叫）　ＦＥｙ（ｆ）］一２ｎＣ２　（　）＋ｙ（ｃｃＪ）　（　）＊ｙ（　）一∑∑　。一。。一。。　ｓｎｆ、　Ｉ丁ｎ６０１７＂ｌ　ｌ，　・　ｚｓ口Ｉ　）洳一　～　即　（　）＊Ｙ（　）是输入信号的各种正弦频率组合　项的频谱，当　（￡），ｙ（　）是占空比５Ｏ　Ａｏ的方波时，　Ｃ１一Ｃ２—０．５，则　Ｘ（　）＊Ｙ（　）一　塞　萋Ｓａ　Ｓａ　￣（ＯＪ－７Ｔ／￣／Ｊ１－？ＺＯＪ２　一　蔓薹　可见，Ｘ（∞）＊Ｙ（　）为不含－ｚ（￡），ｙ（　）偶次谐　波的频率组合项的频谱。　１．１　（ｆ），Ｙ（ｆ）通过与门输出的傅里叶变换　ＦＥｘ（ｔ）’．ｙ（￡）］＝　Ｉ　２丌ｃ　（　）＋　（　）］＊　［－２￣Ｃ２　（　）＋ｙ（　）］一２７ｃＣ１Ｃ２　（　）＋　ｃ１ｙ（　）＋Ｃ２Ｘ（　）＋　ｘ（　）　ｙ（ｃｕ）　当输入是占空比为５０　的方波时　Ｆ［ｚ（ｆ）．　（ｆ）］一　（　）＋　ｙ（　）＋　专ｘ（∞）＋　ｘ（　）　ｙ（　）　（１）　１．２　（ｆ），　（ｆ）通过与非门输出的傅里叶变　换　万丽］一ＦＥＩ—ｚ（ｆ）・　（￡）］一　２７ｃ　（叫）一２ｎＣ１Ｃ２　（　）一Ｃ１ｙ（（ｃＪ）一　ＣｚＸ（　）一ｉ２７ｃＸ（　）　ｙ（　）　当输入是占空比为５０　的方波时　Ｆ［　丽］一　（　）一　ｙ（　）一　专ｘ（　）一　ｘ（∞）　ｙ（　）　（２）　与非门的混频输出和与门的相比，其中所含的　正弦量幅值和频率不变，对于频率测量，可以认为　与非门混频和与门混频等价。　第１期　张伟玉，等：逻辑门混频器的特性分析与选择　６５　１．３　（ｆ），　（ｆ）通过或非门输出的傅里叶变　Ｃ１一Ｃ２＋２ＣｌＣ２）　（　）一（１—２Ｃ　）　（　）一　换　Ｆ［　万＿＝Ｆ丽］一Ｆ［－（１一ｚ（￡））・　（１一　（￡））］一２ｕ（１一Ｃ１一Ｃ２＋　Ｃ１Ｃ２）　（　）一（１一Ｃ２）Ｘ（　）一　（１一Ｃ１）ｙ（甜）＋赤　（　）　ｙ（　）　当输入是占空比为５０％的方波时　Ｆｉｘ—（ｔ）＋—ｙ（ｔ）－］一号　（　）一　ｘ（　）一　专ｙ（∞）＋　ｘ（　）＊ｙ（ｃｃ，）　（３）　１．４　（ｆ），Ｙ（ｆ）通过或门输出的傅里叶变换　ＦＥｘ（ｔ）＋　（￡）］一Ｆ［－１一　千丽］；　２７ｃ（Ｃ１＋Ｃ２一ＣｌＣ２）　（　）＋（１一Ｃ２）　（叫）＋　１　（１一Ｃ１）ｙ（ｃＵ）一　ｘ（　）＊ｙ（　）　当输入是占空比为５Ｏ　的方波时　Ｆ　（￡）＋．ｙ（ｆ）］一－￣Ｅ３（叫）＋　ｘ（　）＋　专Ｙ（１　　）一　１　（　）　ｙ（　）　（４’　从式（１～４）可以看出，所有输出的傅里叶变换　中包含直流分量、输入信号交流分量的频谱和两输　入频率合成项的频谱；Ｘ（　），Ｙ（　）的存在，说明输　出信号中含有输入信号的频率分量；频谱系数的正　负，说明信号的相位相差１８０。。可见，当两列占空　比为５０　的方波分别加到与门、与非门、或门、或　非门的输入端时，它们的输出中，正弦项的频率和　幅值都相同，作为混频器，它们是等价的。　１．５　（ｆ），　（　）通过异或门输出的傅里叶变　换　ＦＥｘ（ｔ）０　（ｆ）］：＝：Ｆｉｘ（ｔ）　万＋　（￡）］一　ＦＥ１一而　（　）・ｚ（　）丽］＝２７ｃ　（　）一　Ｆ［（１一丽（￡））・（１～ｚ（ｆ）　万）］一　ＦＥ－ｘ－￣ｙ（ｔ）＋ｌｚ（ｆ）　万］一Ｆｉｘ（ｔ）＋　．），（￡）一２ｘ（ｆ）．ｙ（ｆ）］＝＝＝２　（ｃ１＋Ｃ２—　２Ｃ１Ｃ２）　（　）＋（１—２Ｃ２）Ｘ（　）＋　１　（１—２Ｃ１）ｙ（∞）一÷　（∞）＊ｙ（　）　当输入是占空比为５Ｏ％的方波时　Ｆｉｘ（ｔ）０　（￡）］一丌　（　）一÷　（　）＊ｙ（　）　（５）　１．６　（ｆ），Ｙ（ｆ）通过同或门输出的傅里叶变　换　Ｆｉｘ（ｔ）ｏ　（￡）］一ＦＥ１一－ｚ（ｆ）０　（￡）］一２ｎ（１一　（１—２Ｃ１）ｙ（　）＋÷ｘ（儿　　）＊ｙ（ｃＵ）　当输入是占空比为５Ｏ％的方波时　Ｆｉｘ（ｔ）ｏ　（ｆ）］一丁ｃ　（　）＋　Ｘ（　）＊Ｙ（∞）　（６）　式（５）与式（６）相比，频谱系数的正负，说明信　号的相位相差１８０。。可见，当占空比为５Ｏ　的方波　分别加到异或门、同或门的输入时，它们的输出中，　直流分量、正弦项的频率和幅值都相同，作为混频　器，它们是等价的。　与式（１—４）相比，式（５—６）中不含　（　）和ｙ（叫）　项，说明占空比为５Ｏ　时，异或（同或门）输入信号　的频率在输出没有分量；频率合成项系数的大小说　明，异或（同或门）输出的交流分量的幅值是其他逻　辑门的两倍。　从　（ｆ），．ｙ（　）通过异或门（同或门）输出的傅里　叶变换可以看出，如果输入信号的占空比不等于　５Ｏ％，　（　）的系数（１—２Ｃ。）和Ｙ（　）的系数（１—　２Ｃ　）将不等于零，说明输入信号的频率在输出有分　量，随占空比偏离５Ｏ％程度的增加，系数的绝对值　变大，相对增加了滤波的难度。　（　）＊ｙ（　）中，差频项的频谱为　（　（　）　～　＋　＋　（　ｚ　（　）　＋　～ｚ　化简得差频项的频谱为　４ｓｍ　）ｓｉＩ１（丌　）　一０３１－４－　＋　４ｓｉｎ　）Ｓｉｎ　）　＋（－Ｏ１～ｚ　当占空比为５０　时，ｒ　一　Ｉ　１，ｒ　＝　，正弦函数　取最大值，差频项频谱的强度最大；随占空比偏离　５Ｏ　程度的增加，正弦函数的值变小，差频项频谱　的强度变小，相对增加了滤波的难度。　通过以上分析得出，作为逻辑门混频器，异或　门（同或门）最佳，输入信号的占空比应为５Ｏ％的　方波。　２　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件仿真　两列占空比５Ｏ　的方波分别加到与门　７４ＬＳ０８Ｎ和异或门７４ＬＳ８６Ｎ的输入端，经逻辑门　６６　数　据　采　集　与　处　理　第２６卷　混频后，通过通带上限频率为２　ｋＨｚ、阻带下限频　率为６　ｋＨｚ、通带最大衰减１　ｄＢ、阻带最小衰减为　２Ｏ　ｄＢ的切比雪夫低通滤波器，输出的数据用ＥＸ—　ＣＥＩ　绘成图形。　２．１　仿真输出１　频率为１Ｏ和１０．５　ｋＨｚ的方波经与门和低通　滤波器、异或门和低通滤波器的仿真输出如图１，２　所示。可以看出，在输入频率１０和１０．５　ｋＨｚ时，与　门和异或门加上低通滤波电路完全可实现差频输　出，区别在于异或门的差频输出幅值比与门的大。　＞　馨　ｆ／ｓ　图１　１０和１０．５　ｋＨｚ经与门和滤波的仿真输出　＞　ｊ型　罂　ｆ／ｓ　图２　１０和１０．５　ｋＨｚ经异或门和滤波的仿真输出　２．２仿真输出２　频率为２．３和２．４　ｋＨｚ的方波经与门和低通　滤波器、同或门和低通滤波器的仿真输出如图３，４　所示。可以看出，在输入频率２．３和２．４　ｋＨｚ时，异　或门加上低通滤波电路完全可实现差频输出，但与　门则不行，由于输入频率的影响，输出已得不到三　角波。　ｔ／ｓ　图３　２．３和２．４　ｋＨｚ经与门和滤波的仿真输出　ｔ／ｓ　图４　２．３和２．４　ｋＨｚ经异或门和滤波的仿真输出　３硬件电路实验　为了验证理论分析和仿真结果的正确性，搭建　了如图５所示的硬件电路。两信号分别在与门　７４Ｉ　ＳＯ８Ｎ和异或ｆ－Ｉ　７４ＬＳ８６Ｎ进行混频后，经　Ｍａｘ２７４构成的２阶切比雪夫低通滤波器（图６）滤　波，再经运放构成的迟滞比较器整形，得到差频输　出。示波器、信号发生器、电源采用固伟电子实业股　份有限公司的ＧＤＳ一２１０４，ＳＦＧ一１０１３和ＧＰＣ一　６０３００。　图５硬件电路　根据Ｍａｘｉｍ公司提供的滤波器设计软件，计　算出的滤波器外接电阻的电阻值为　Ｒ１—２３７．７３　ｋｇｌ，Ｒ２—１．１８９　０４　ＭＱ　Ｒ３—３１０．１２５　ｋｇｌ，Ｒ４＝＝＝１．１８４　０７　Ｍｔ＇ｌ　Ｒ２　一　出　图６　Ｍａｘ２７４内部单元结构图　３．１输入频率为１Ｏ和１Ｏ．５　ｋＨｚ　对图５所示的两种电路输入幅值为５　Ｖ，频率　为ｆ　一１０　ｋＨｚ，ｆ２—１０．５　ｋＨｚ的方波，输出波形如　第１期　张伟玉，等：逻辑门混频器的特性分析与选择　６７　图７，８所示，两图的上部分为滤波器输出波形，下　部分为整形电路的输出波形，两输出的频率都为　５００　Ｈｚ。可见在输入频率１０和１０．５ｋＨｚ时，图５　所示的电路完全可以实现差频输出，惟一的区别是　异或门构成的差频电路输出比与门的大，从抗干扰　，　角度看，异或门优于与门。　２　图７输入频率为ｌＯ和１０．５　ｋＨｚ的与门实验输出　图８输入频率为１Ｏ和１０．５　ｋＨｚ的异或门实验输出　３．２输入频率为２．３和２．４　ｋＨｚ　对图５所示的两种电路输入幅值为５　Ｖ，频率　为厂ｌ一２．３　ｋＨｚ，ｆ　：２．４　ｋＨｚ的方波，输出波形如　图９，１０所示。同样，两图的上部分为滤波器输出波　形，下部分为整形电路的输出波形。　由图９可以看出，与门混频后的信号经二阶低　通滤波器后已得不到三角波信号，输出主要受到输　入信号频率的干扰，整形后的输出极不稳定；从图　１Ｏ可以看出，异或门混频后的信号经二阶低通滤　波器还是得到三角波信号，整形后的输出稳定，输　出的频率为１００　Ｈｚ。可见，当信号频率较低时，异　或门显示出了它更好的差频效果。　２．５ｍｓ　ＣＨｌ　ＥＤＧＥ　ＣＨｌ＝２Ｖ　ＣＨ２＝２Ｖ　图９　２．３和２．４　ｋＨｚ经与门和滤波的实验输出　：　ｊ　：　：　　：●　－　。　●　●　　●’　２　…　■　…　■　珊　１０ｍｓ　ＣＨ１　ＥＤＧＥ　ＣＨｌ：２Ｖ　ＣＨ２＝２Ｖ　图１Ｏ　２．３和２．４　ｋＨｚ经异或门和滤波的实验输出　４　结束语　对于仅频率变化的两准数字信号，与门、与非　门、或门、或非门、同或门、异或门等都可以作为两　信号的混频器。与门、与非门等价；或门、或非门等　价；同或门、异或门等价；在信号的占空比５Ｏ　时，　与门、与非门、或门、或非门等价。　信号的占空比影响逻辑门混频器的差频效果。　占空比为５０　的方波时，异或门和同或门的混频　输出中不含输入信号的频率，差频项的幅值为其他　门的２倍；占空比偏离５Ｏ　时，混频输出中包含输　入信号的频率，随偏离程度的增加，差频项的幅值　减少。而其他逻辑门不论占空比为多少，混频输出　中都含有输入信号的频率；也存在随占空比偏离　５Ｏ　程度的增加，差频项的幅值减少的问题。　在输入信号的频率不大于逻辑门允许频率的　条件下，异或门和同或门用作差频测量的混频器　时，效果明显好于其他基本逻辑门。与触发器混频　器相比，存在输入频率固定则输出周期固定的优　６８　数　据　采　集　与　处　理　第２６卷　势。两输入信号的和频远远大于差频时，用简单的　ＲＣ滤波电路就能得到很好的差频效果。　参考文献：　［１］张伟玉，董晋峰，张国雄．用Ｄ触发器实现差频测量　的条件扩展［Ｊ］．仪器仪表学报，２００７，２８（８）：２６０—　２６３．　［２３王斌，黄晓东，秦明，等．一种微电容式传感器检测电　路的分析与改进ＥＪ］．传感技术学报，２００８，２１（２）：　２６５—２６８．　［３］黄晓东，张筱朵，王斌，等．单片集成ＭＥＭＳ电容式压　力传感器接口电路设计ＥＪ］．微纳电子技术，２００７，４４　（７）：５０２—５０４．　［４］刘娜，黄庆安，秦明．一种新型ＣＭＯＳ电容式绝对压　力传感器的设计［Ｊ］．传感技术学报，２００６，１９（５）：　１８６３一ｌ８７Ｏ．　［５３熊兴良，蔡绍皙，王翔，等．一种同时测量液体粘密度　的传感器研究［Ｊ］．仪器仪表学报，２００５，２６（１０）：　１００７—１０１Ｏ．　［６］张景文，梁大开，徐明辉．基于石英谐振式力敏传感器　的数字式测力系统［Ｊ］．传感技术学报，２００５，１８（１）：　９８一】ＯＯ．　［７］熊兴良，蔡绍皙，王翔．压电传感器在血浆粘度检测中　的应用［Ｊ］．重庆大学学报，２００３，２６（１２）：５８—６０，７３．　［８］孙振东，赵玉春，范世福，等．新型石英晶体粘度测量　仪的研制［Ｊ］．仪器仪表学报，２０００，２１（３）：２７０—２７２，　２９２．　１－９］付红桥，文玉梅，李平．石英谐振式称重传感器的数据　获取及处理［Ｊ］．传感器技术，１９９８，】７（５）：２５—２８，３２．　［１Ｏ］Ｓｈｉｖａｌｉｎｇａｐｐａ　Ｌ，Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ　Ｍ　Ｐ，Ｍｏｈａｎ　Ｓ．Ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｉｘｅｒ　ｆｏｒ　ｑｕａｒｔｚ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｍｏｎｉｔｏｒＥＪ］．Ｖａｃｕ—　ｕｍ，１９９６，４７（１）：８７—８９．　［１１］郭晓红，张伟玉，董晋峰．Ｄ触发器实现差频的输出特　性分析［Ｊ］．机械研究与应用，２００９，２２（５）：１２６—１２７，　１３０．　［１２］张伟玉，董晋峰，张国雄．用与门实现差频测量［Ｊ］．仪　器仪表学报，２００８，２９（６）：１２６０—１２６４．　作者简介：张伟玉（１９６３一），男，教授，研究方向：测试计量技　术与仪器，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｗｅｉｙｕ０１＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ；董晋峰　（１９７７一），男，讲师，研究方向：控制技术与信号处理；张国雄　（１９３６一），男，教授，博士生导师，研究方向：精密测量技术；　单慧勇（１９７７一），男，讲师，研究方向：机械控制工程。