第四章附加内容信号调理电路-信号转换电路.pptVIP

附加内容 信号调理电路 一 数据采集系统中信号调理电路作用 接口作用 信号调理电路首先要完成信号的电平和极性等的转换，以便与A/D转换器所需要的电平极性匹配。其次要完成对信号的放大。然后还有对信号进行极性转换。同时还有阻抗变换的作用，以隔离后面的负载对信号源的影响。 抑制干扰并提高信噪比 由于被采集信号比较微弱，容易受到干扰，因此采用信号调理电路尽量抑制干扰和噪声。 滤波 去除被采集信号的高频噪声。 1. 电压-电流转换器 2. 电流-电压转换器 3. 压电转换 4. 热电转换 5. 光电转换 电压比较电路 比较器用通用运算放大器和专用集成比较器的区别？ （1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。因此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。 （2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。 1 电压比较电路 (1) 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路 （b）求和比较电路（阈值可变） 优点：阈值可变 缺点：振零现象 (二) 滞回比较电路（正反馈阈值） 两个阈值： (三) 窗口比较电路 2. 比较器的应用 四 相位计 五 峰值检波器 六 有源RC滤波器 七 电压频率转换电路 V/f 转换器 定义：V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例，故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。 应用：在调频，锁相和A/D变换等许多技术领域得到非常广泛的应用。 指标：额定工作频率和动态范围，灵敏度或变换系数，非线性误差，灵敏度误差和温度系数等 电压频率转换电路 电压频率转换电路 电压频率转换电路 f/V转换电路 通用f/V 转换电路 包括三个部分：电平比较器，单稳态触发器和彽通滤波器 f/V转换电路 f/V转换电路 当ξ1/ 时，幅频特性有峰值，按规定截止角频率是幅频特性从峰值回到起始值时的角频率，为此令式(8-52)分母等于 1， 可求得截止角频率 ξ的大小也决定了峰值和起始值之差，由式(8-54)可得 2. 高通滤波器 (1) 基本特性 图 8-39 高通滤波器幅频特性 (2) 二阶高通滤波器 图 8-40 二阶高通滤波器 (a) 电路； (b) 幅频特性 其幅频特性为 (8-60) 式中 若取C1=C2=C, 上式简化为： 与二阶低通滤波器一样，为了改善衰减特性，阻尼系数一般取ξ≤ ，幅频特性将出现共振峰，将式(8-60)分母对ω微分。 并令它等于 0，可求得出现共振峰的角频率ωp为 当 时 所以截止角频率仍与式(8-56)相同，即ω0=ωn。 当ξ1/ 时，幅频特性有峰值，按规定可令式(8-60)右边分母为 1，求得截止角频率为 若已知Af, ωn和ξ，其设计方法和步骤如下： ① 按电容量的标称值选择电容C1=C2=C，Af=1~10范围内，根据截止频率初选C值。 ② ③ 按Af和运放输入端平衡电阻要求，确定Rf, RF，即根据Af=1+RF/Rf和R2=Rf∥RF可导出 3. 带通滤波器 (1) 基本特性 图 8-41 带通滤波器的幅频特性 式中，ω2为高端 3dB角频率，ω1为低端 3dB角频率。带通滤波器的品质因数定义为 (2) 典型二阶带通滤波器 图 8-42 典型二阶带通滤波器 (a) 电路； (b) 幅频特性 幅频特性是 由图 8-42(a)不难写出频率特性表达式为 式中 4. 带阻滤波器 (1) 基本特性 图 8-43 带阻滤波器的幅频特性 (2) 二阶带阻滤波器 图 8-44 二阶带阻滤波器 (a) 方框图； (b) 电路 带通滤波器A1在中心频率ω0的增益为-Af, Af=R3/2R1，所以A1的输出信号为 为了通过减法器将它完全抑制掉，必须使 (8-72) 其幅频特性是 在满足式(8-72)的情况下， 上式中各参数为 5. 移相滤波器 (1) 基本性质 图 8-45 移相滤波器的特性 (a) 相频特性；(b)角频率为ω1时的输入、输出波形 移相滤波器的频率特性可写成 式中，Af=C(常数)； ∠Af(jω)=φf(ω)。