《现代检测技术》课件第7章 信号调理-new.ppt

1、7.17.27.37.1 信号放大信号放大7.2 信号滤波信号滤波7.3 信号线性变换信号线性变换传感器传感器信号调理信号调理A/D转换转换被测量被测量电信号电信号标准电标准电信号信号数字量数字量放大、滤波、衰放大、滤波、衰减、信号变换等减、信号变换等信号调理信号调理C R1R2R4R3UAVDDBDU0U01R5R5RgR6R6R7R7U02U1U27.1 信号放大信号放大7.1.1仪用放大器仪用放大器图图7-1 三运放电路三运放电路01202170016701123ICUUICUURICUURRU 551GG552GG770266775022166G叠加定理：RR：（1+）URRRR：（1

2、+）URRRR：（1+）URRRR2R（U-）=（1+）（U-U）RRRC R1R2R4R3UABDU0R1R3R2R4IC1U1U2图图7-2 双运放电路双运放电路IC2U01 R1=R4 R2=R301001341231142312021212()ICUICUURRRRRRRRRRRRUUUR211442334213叠加定理：R：（1+）URRR：（1+）URRRUUR集成仪用放大器集成仪用放大器AD623、AD627等。等。7.1.2可变增益放大器可变增益放大器IC多多路路转转换换R1R2R4R3VIV0RiR5图图7-3 可变增益放大器可变增益放大器改变反馈网络电阻，改变放大倍数（增益

3、），改变反馈网络电阻，改变放大倍数（增益），以适应不同的工作条件。以适应不同的工作条件。用微机控制多路转换器的译码线，控制反馈电阻用微机控制多路转换器的译码线，控制反馈电阻的接入，得到数控放大器。的接入，得到数控放大器。7.1.3隔离放大器隔离放大器应用场合：强噪声、高电压、高共模电压。应用场合：强噪声、高电压、高共模电压。作用：去除干扰。作用：去除干扰。方法：两级放大器之间采用光电隔离方式，隔离方法：两级放大器之间采用光电隔离方式，隔离干扰信号。干扰信号。图图7-4 隔离放大器隔离放大器U0UiIiRSRFIC2隔离放大器输入输出关系隔离放大器输入输出关系00(/)ififSUIRUURR电

4、流输入电压输入7.2 信号滤波信号滤波信号滤波作用：信号滤波作用：滤除外部干扰和内部噪声。滤除外部干扰和内部噪声。种类：低通（种类：低通（LPF）、高通（）、高通（HPF）、带通）、带通（BPF）、带阻（）、带阻（BEF）()A()A()A()Apkpkpkpkp0ppppp0图图7-5(a)四种滤波器的幅频特性四种滤波器的幅频特性1c()Apk01p2p2c/2pk2r1r图图7-5(b)带通滤波器（带通滤波器（BPF）阻带阻带通带通带过渡带过渡带2PkdB3滤波器的几个重要参数滤波器的几个重要参数21:1/20cc prc0p0通带截止频率f：通带与过渡带边界点的频率。阻带截止频率f：阻带

5、与过渡带边界点的频率。转折频率f信号功率衰减到时的频率。固有频率f：电路无衰减时，滤波器的谐振频率。滤波器的通带增益k：低通增益，高通，增益。品质因数QQ=频带1Q衰减因子衰减因子四种滤波器的传递函数四种滤波器的传递函数200220020220000220022002200()()()()()KG SSSK SG SSSKSG SSSKSG SSS低通滤波器低通滤波器高通滤波器高通滤波器带通滤波器带通滤波器带阻滤波器带阻滤波器RC有源滤波电路有源滤波电路图图7-6 低通滤波电路低通滤波电路viv0R1RR2R0ICc1c2v121201212121200212022111(1)(1)1iPVV

6、VVVRRSCSCRRSCVVKRRRSC 121221122212121()11111()PPKR R C CG SKSSCRRR CR R C C001212011222111111()PPRKRR R C CKCRRR C 有源低通滤波器参数有源低通滤波器参数121221122212121()11111()PPKR R C CG SKSSCRRR CR R C C200220)(SSKSGP7.3 信号线性变换信号线性变换V/I 电路：远距离传输，电路：远距离传输，抗干扰，提高传输效率。抗干扰，提高传输效率。波形变换电路（正弦波波形变换电路（正弦波矩形波）等。矩形波）等。I/V 电路：电

7、流接收转换为电压，便于后续处理。电路：电流接收转换为电压，便于后续处理。V/F电路：频率直接送入微机，简化处理电路。电路：频率直接送入微机，简化处理电路。F/V电路：鉴频器电路应用。电路：鉴频器电路应用。7.3.1 电压电流变换电压电流变换1、电压、电压/电流变换电流变换（1）负载浮地型电压负载浮地型电压/电流变换电流变换R2ICR3ViZLR1I Lifi3i1图图7-7 负载浮地型电压负载浮地型电压/电流变换电流变换110233132211313(1)ifiiiiLviiRvvRiRRRvvvRRiRRRRR 优点：较小的输入电压能得到较大输出电流。优点：较小的输入电压能得到较大输出电流。

8、ICRViZLTi1iLVCC大电流、高电压电压大电流、高电压电压/电流变换电流变换图图7-8 大电流电压大电流电压/电流变换电流变换（2）负载接地型电压负载接地型电压/电流变换电流变换IC1RVLViZLi1iLIC2图图7-9 负载接地型电压负载接地型电压/电流变换电流变换K1iLviiR11iLLivKRiKRiivKR经过经过V/I变换，为传感器或其他检测电路提供基准变换，为传感器或其他检测电路提供基准恒流源恒流源。实现。实现信号远传信号远传。负载接地型电压负载接地型电压/电流变换电流变换大电流电压大电流电压/电流变换电流变换2、电流、电流/电压变换电压变换ICCFR1V0RFRSi

9、FiBiSR2图图7-10电流电流/电压变换电路电压变换电路102(1)FSBSSFiiiiRvi RR 7.3.2 电压频率变换电压频率变换定义定义:电压频率变换是将电压频率变换是将输入电压变换为输入电压变换为与之成与之成正正比的周期性频率信号比的周期性频率信号。1.积分复原型电压频率变换电路积分复原型电压频率变换电路1001Tivv dt输入信号积分输入信号积分积积分分器器比比较较器器ivFv0vRv模拟开关模拟开关图图7-11 积分复原型电压频率变换电路积分复原型电压频率变换电路反向积分反向积分或快速放电或快速放电0121211111iRiRvvTvTvTTTv0时，时间快速放电f输出频

10、率输出频率f0图图7-12 积分复原型电压频率变换电路积分复原型电压频率变换电路IC1C1R1V0R4+15VviR2IC2R3R5R6R7-15V+15VVBv01v02v0DT2T1基基准准源源功放功放切换切换积分积分比较比较0101110111101111()()1tiBiBiBVtv dtRCtTVtVvRCVTfvTRCV 2.电荷平衡型电压频率变换电路电荷平衡型电压频率变换电路图713电荷平衡电压频率转换器原理和输出波形（a）原理图 （b）波形图Bu2ARU当积分器输出电压低于电压比较器时，同相输入端的参考电压R1RCINTCCTiITiCuqR）（当单稳触发器脱离暂态回到稳态时 CINTC111CqCuTiTi由于转换器的积分电容在积分过程和复位过程中的电荷变化量是平衡的，即11R1CTiTiIqR）（故称电荷平衡式电压频率转换器，其输出频率为：RR11RR11o1TIRuTIiTTfR