检测技术 教学课件 作者 郑华耀 第十一章 检测信号的处理.pptx

第十一章　检测信号的处理第一节　测量电桥与转换电路第二节　测量放大器第三节　非线性系统的校正第四节　微弱信号的检测技术与电路第一节　测量电桥与转换电路一、测量电桥的应用二、实用变换电路一、测量电桥的应用(一) 阻抗桥的应用(二) 直流电桥一、测量电桥的应用图11-1　阻抗电桥(二) 直流电桥1.恒压源直流电桥2.恒流源直流电桥1.恒压源直流电桥(1) 恒压源直流电桥基本特性　这是一种最基本的电桥，见图11-2。(2) 电阻桥的共模差模输入特性　当电阻桥四臂同时接应变电阻器时，在ΔRiRi条件下，电桥输出电压变化则有(1) 恒压源直流电桥基本特性　图11-2　恒压源直流电桥(2) 电阻桥的共模差模输入特性表11-1　不同输入模式下的电桥输出电压灵敏度(2) 电阻桥的共模差模输入特性　图11-3　测力电桥2.恒流源直流电桥图11-4　恒流源直流电桥2.恒流源直流电桥表11-2　各种直流电桥的特性总结二、实用变换电路1. Ω/V变换电路2.简易I/V变换电路3.V/F与F/V变换电路4.AC/DC变换电路1. Ω/V变换电路例11-1　设E=1V，R=10kΩ，若后续测量放大器输入电压工作范围为0～2V，用图11-5电路实现Ω/V变换，Rx的测量范围有多大？解　I=E/R=1V/10kΩ=0.1mA，Rx=Uo/I=20kΩ，故得Rx的测量范围为0～20kΩ。例11-2　用图实现对Rx的测量，若希望测量0～1kΩ电阻的变化，后续电路允许输入信号范围为0～1V，问电路中Rp应如何选择？解　通常选择RS使得IS等于1mA，若选RF为1kΩ，则UF=1V。因为图11-5　简单Ω/V变换图11-6　接地式Ω/V变换电路2.简易I/V变换电路图11-7　两种简单I/V变换电路a) 简单I/V变换　b) 运放I/V变换2.简易I/V变换电路图11-8　实用I/V变换电路a) 光敏二极管应用电路　b) 输入保护电路3.V/F与F/V变换电路(1) LM331的原理　图11-9是LM 331的引脚排列图。(2) 用LM331设计V/F变换电路　图11-10是一个用LM331设计的V/F变换电路，图中待变换的直流信号电压Ut通过RtCt滤波接入7脚，5脚连接定时网络元件RsCs，6脚接状态控制电路，调节RP可使电路状态达到最佳，2脚上接频率校准电路，输出频率信号从3脚引出。(3) 用LM331实现F/V变换　设计图11-11画出了用LM331实现F/V变换的基本原理电路。(1) LM331的原理　图11-9是LM 331的引脚排列图。图11-9　LM331管脚与输出波形a) LM331引脚排列　b) 工作原理波形图(1) LM331的原理　图11-9是LM 331的引脚排列图。图11-10　LM331组成的V/F变换电路图11-11　LM331完成F/V变换4.AC/DC变换电路图11-12　精密AC/DC变换电路a) 精密线性AC/DC变换电路　b) 精密线性AC/DC变换电路的波形c) 全波线性AC/DC变换电路　d) 全波线性AC/DC变换电路的波形4.AC/DC变换电路第二节　测量放大器一、基本测量放大器二、 数据放大器三、可编程增益放大器四、隔离放大器五、电桥放大器一、基本测量放大器1.基本运算放大器的形式及其工作原理2. T形反馈电路的应用1.基本运算放大器的形式及其工作原理例11-3　有一被测信号电压变化范围为mV，而仪器测量电路要求输入电压的动态范围是0～2V，试设计一个中间放大器。解　上述问题对信号极性没有提出具体要求，因此原则上以上两种放大器都可采用。若选择同相放大器，则1.基本运算放大器的形式及其工作原理图11-13　比例放大器a) 反相放大器　b) 同相放大器2. T形反馈电路的应用例11-4　若R1仍选为kΩ，A=-100，试计算其他各电阻的取值。解　可以计算出电路其他电阻值为2. T形反馈电路的应用图11-14　T形反馈放大器a) 原理图　b) T形接线图　c) 等效电路二、 数据放大器图11-15　数据放大器原理二、 数据放大器图11-16　组合式数据放大器及其应用a) 数据放大器组合器件　b) 组合器件的应用三、可编程增益放大器1.PGA的组成和电路原理2.多片PGA电路3.单片PGA集成电路2.多片PGA电路图11-17　PGA原理图a) 反向输入PGA　b) 改进的反向输入PGA　c) 同向输入PGA2.多片PGA电路图11-18　多片IC组装的PGA3.单片PGA集成电路1) 可以通过改变放大器A3的反馈连接方式来控制其增益大小，例如当6脚与10脚相连，13脚接地时，A3的增益就等于1；同样，也可通过引脚的改接，使A3=4或A3=10等等。2) 可以用数字代码控制输入级A1、A2的增益，数字代码从D1、D0引脚输