第五章信号调理电路.ppt

第五章 信号调理 5.1概述 5.2电平调整 5.3线性化 5.4信号变换 5.5滤波与阻抗匹配 5.6模拟数字转换电路 5.1概述 5.1.1检测系统的构成 5.1概述 5.1.2信号调理的基本概念 5.1概述 5.1.3信号调理的类型 5.2电平调整 5.2.1为何进行电平调整 5.2电平调整 5.2.2无源电平调整 5.2电平调整 注意： 两个电阻的稳定性直接影响电平调整效果 作为传感器电路的负载希望电阻大些，作为后续电路的输入希望电阻小些，折中考虑 大阻值（如MΩ）的电阻精度与噪声均较差 常用于精度要求较低的场合，否则用有源调整电路 5.2电平调整 5.2.3有源电平调整 5.2电平调整 有源电平调整的特点 5.2电平调整 5.2.4有源电平调整实例 5.2电平调整 5.2电平调整 5.2电平调整 5.2电平调整 5.2电平调整 5.2电平调整 5.2电平调整 5.3线性化 5.3.1为何进行线性化 5.3线性化 5.3.2线性化的方法 5.3线性化 硬件线性化的特点 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3.4有源线性化电路 5.3线性化 几种有源线性化电路 5.3线性化 非线性反馈电路 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 多放大器反馈电路 5.3线性化 5.3线性化 电桥传感器非线性校正电路 5.3线性化 电桥传感器非线性校正电路 5.3线性化 设电桥四臂电阻为R，传感器阻值为Rx=（1+x）R，桥路电压为V，则桥路输出为： 5.3线性化 分段式电路 5.3线性化 5.3线性化 5.3线性化 5.4信号变换 5.4.1电压－电流转换 5.4信号变换 几种电压－电流转换电路 5.4信号变换 5.4信号变换 5.4信号变换 5.4信号变换 5.4.2电流－电压转换 5.4信号变换 注意： 5.4信号变换 电流经过长距离导线传输的电流电压转换： 5.4信号变换 小电流、高输入阻抗电流-电压转换电路： 5.4信号变换 纳安小电流电流-电压转换电路： 5.4信号变换 5.4.3电压－频率转换 5.4信号变换 AD650电压－频率转换原理 5.4信号变换 工作过程： 5.5滤波与阻抗匹配 5.5.1滤波器的基本概念 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5.2滤波器的选用与设计初步 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.5滤波与阻抗匹配 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 5.6模拟数字转换电路 有源滤波器 一阶有源低通滤波器 二阶RC有源低通滤波器 原则： 优先采用无源滤波器，无法满足要求时用有源滤波器。 优先采用低阶滤波器，无法满足要求时用高阶滤波器。 方法步骤： 确定通带频率、增益、衰减（滚降）速度等参数。 确定满足所需特性的传递函数，从经典滤波器中选择，如巴特沃思、切比雪夫等。 通过电路设计与调试实现传递函数 例：二阶RC有源低通滤波器设计 二阶RC有源低通滤波器的品质因数 品质因数越高，高频衰减也越快，但系统的极点越靠近虚轴，系统的稳定性越差。 为分析方便，不妨设增益为1，n2=R2/R2，则： 为了得到较高的品质因数，n=1，C2C1 设计过程： 选择合适的电阻值 计算两个电容值 若C1 的值太大，重新选一个大一些的电阻 若C2的值太小，重新选一个小一些的电阻 若C2的值太小，C1 的值又太大，则滤波器到了性能极限 选择最接近的标准元件值，重新计算，给出全部参数。 5.6.1 模拟－数字转换 双积分式A/D转换 特点： 精确度高，速度慢 逐次比较式A/D转换 特点： 速度快，应用较广 跟踪比较型A/D转换 + - + 可逆计数器 D/A转换器 Vi 时钟 输出 非线性反馈电路 多放大器反馈电路 电桥传感器非线性校正电路 分段式电路 原理：利用非线性反馈，使反馈之路的非线性和有源敏感器件的变换特性的非线性相互抵消，从而实现线性化。也可以用运算放大器构成的函数运算器进行线性化。 例：硅光电池的输出电压为： 利用运放构成对数电路，使输出电压为： 运放构成的对数电路原理图如 Vo R2 + - + R D VI R’ iD iR PN结的伏安特性为： 常温（