传感器信号处理与接口2课件.ppt
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- 传感器 信号 处理 接口 课件
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1、第五节第五节 信号传送方式信号传送方式 传感器信号的传送方式,分为四线式、三传感器信号的传送方式,分为四线式、三线式、二线式。线式、二线式。传感器信号的传送分两种情况,传感器信号的传送分两种情况,变送器前变送器前敏感元件后敏感元件后和和变送器后到二次仪表之间的信号变送器后到二次仪表之间的信号传送传送。一、四线式传送方式一、四线式传送方式123U1OPAMP_3T_VIRTUAL123U2OPAMP_3T_VIRTUAL123U3OPAMP_3T_VIRTUALR110kohmR210kohmR310kohmR410kohmR510kohmR610kohmR710kohmR8100ohmR910
2、0ohmR10200ohmI11A二、二线式传送方式二、二线式传送方式三、三线式传送方式三、三线式传送方式V1RRRtRV2V+Vo2314121234()()R RR RVVVRRRR2314121234sR RR RVVIRRRR第六节第六节 转换电路转换电路一、电压一、电压-电流转换电路电流转换电路(V/I)1.分立元件分立元件 V-I变换的原理变换的原理 书中的实例书中的实例 (1)15V 电压信号转换为电压信号转换为420mA (2)010 电压信号转换为电压信号转换为420mAV115V 0.020A+-V216VV316VV45V32481U1ALM358PR275Ohm_5%Q
3、 12N1132AR1250ohm56487U2BLM358AHR45.1kohmR65.1kohmR55.1kohmR75.1kohmR382ohmV115V 4.016mA+-V216VV316VV41V32481U1ALM358PR275Ohm_5%Q12N1132AR1250ohmR7300kohmR5300kohmR4300kohmR6300kohmQ22N1711R31.0kohmR1250ohmR240kohmR340kohmR440kohmR540kohmR640kohmQ12N1132AQ22N1711V115VV25V 0.020A+-9.999V+-45%Key=a1K_
4、LINR7V31V32481U1ALM358AMV415VV515V 8.969V+-9.320V+-010 电压信号转换为电压信号转换为420mA2 集成芯片集成芯片 (1)电压电流转换接口芯片)电压电流转换接口芯片AM442 AM442是一个用于处理差分电桥信号的电压电流是一个用于处理差分电桥信号的电压电流转换接口集成电路。它不仅能通过二线制方式将输转换接口集成电路。它不仅能通过二线制方式将输入信号转换成标准的入信号转换成标准的4-20mA电流信号,而且也能通电流信号,而且也能通过三线制方式输出过三线制方式输出0/4-20mA的电流信号。的电流信号。XTR101 XTR101是一个精密、低
5、漂移的双线变送器,是一个精密、低漂移的双线变送器,它可以把微弱的电压信号进行放大并变换成它可以把微弱的电压信号进行放大并变换成4mA4mA20mA20mA的电流信号后进行远距离传送。它由的电流信号后进行远距离传送。它由一个高精度的仪表放大器、压控输出电流源和一个高精度的仪表放大器、压控输出电流源和2 2个精密的个精密的1mA1mA电流源组成。电流源组成。(2)XTR 101 XTR103 XTR 104 XTR 105 XTR 106 XTR112 XTR 114 二、电流二、电流-电流转换电路电流转换电路书中的实例书中的实例 (1)010mA 电流信号转换为电流信号转换为420mA (2)4
6、20mA 电流信号转换为电流信号转换为010mA三、电流三、电流-电压变换(电压变换(I/V)1.分立元件分立元件123U1OPAMP_3T_VIRTUAL123U2OPAMP_3T_VIRTUAL123U3OPAMP_3T_VIRTUALR110kohmR210kohmR310kohmR410kohmR510kohmR610kohmR710kohmR8100ohmR9100ohmR10200ohmI11A负载接地2.集成芯片集成芯片MAX 471 MAX472四、电阻四、电阻-电压变换电路电压变换电路N-Channel Silicon MOSFET五、电压五、电压-频率变换电路频率变换电路(
7、Voltage-to-Frequency Converter)V/FF/VMCU ICL8038是Intel公司生产的中规模集成电路,外加其它电路制作高质量V/F转换电路。LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路,在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽,可达100dB;线性度好,最大非线性失真小于0.01,工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位;外接电路简单,只需接入几个外部元
8、件就可方便构成V/F或F/V等变换电路,并且容易保证转换精度。六、电容量六、电容量-频率变换电路频率变换电路(Capacitance-to-Frequency Converter)七、频率七、频率-电压变换电路电压变换电路(Frequency-to-Voltage Converter)F/V转换电路各种各样,通常用单稳态触发器转换电路各种各样,通常用单稳态触发器和平均电路构成。和平均电路构成。(0-100Hz转为转为0-10V)F/V转换集成电路转换集成电路 ADVFC32 LM331八、电荷八、电荷-电压变换电路电压变换电路(Charge-to-Voltage Converter)第七节第七
9、节 模数转换电路模数转换电路A-D转换转换(Analog-to-Digital Conversion)A-D转换器的种类转换器的种类 并行比较并行比较(“闪电闪电”式式)ADC 逐次逼近逐次逼近ADC 积分型积分型ADC “流水线流水线”ADC -ADC一、直接转换一、直接转换ADC 直接转换直接转换ADC也称也称“闪电闪电”式式(Flash),这种结构的,这种结构的ADC速速度极快,所有位的转换同时完度极快,所有位的转换同时完成,成,但要求高密度集成数量巨但要求高密度集成数量巨大的比较器,一个大的比较器,一个N位分辨率位分辨率的转换器需要的转换器需要2N-1个比较器。个比较器。参考电压由一个
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