7 信号检测与处理电路.ppt

7.1 电子系统概述 7 信号检测与处理电路 信号检测系统基本框图 提取测量信号 放大测量信号抑制干扰信号 去除无用信号 信号加工处理系统 7.2.1 测量放大器 常用于热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量以及其它具有较大共模干扰的直流缓变微弱信号的检测。 7.2 信号检测系统中的放大电路 b. 共模抑制比高 a. 输入抗阻高 主要特点 1. 三运放测量放大器 b. 电阻R3、R4、R5、R6要精密配合（ R3= R5、 R4 =R6）。 a. 运放A1、A2的特性一致性。 对电路要求 (1) 原理图 由图可知 (2) 电路分析 放大器具有很高的抑制共模信号的能力 令 输出uO与共模信号uIc无关 2. 单片集成测量放大器AD521 工作原理与三运放测量放大器类似 性能指标 (2) 输入阻抗3109 。 (3) 增益带宽大于2 MHz。 (4) 电压放大倍数0.1~10,000。 (5) 电源电压± (5~18) V。 (6) 过载能力较强，动态特性好。 (1) 共模抑制比120 dB。 (1) 引脚说明 (2) 基本连接方式图 7.2.2 隔离放大器 特点 信号传递的主要方式 1. 电磁耦合 2. 光电耦合 输入回路与输出回路之间是电绝缘的 1. 光电耦合隔离放大器 光敏二极管 Io 发光二极管 发光二极管 光敏三极管 b. 采用负反馈技术。 光电耦合器的特点 a.耦合器中的发光和光敏元件都是非线性器件 b.非线性器件传输模拟信号将会导致信号失真 克服非线性失真通常采取的措施 a. 给非线性器件施加合适的直流偏置，在小范围内线性传输信息。 一种典型的光电耦合隔离放大器 电压并联负反馈 电压串联负反馈 电压并联负反馈 串联负反馈的判断 电压串联负反馈 电压并联负反馈 工作原理 O1、O2特性相同 uCE2 uCE1= uCE2 uCE1 O1、O2特性相同 uO= uCE1 uI= uCE2 uO = uI uCE2 uCE1= uCE2 uCE1 实现信号隔离 实现信号传输 输入、输出级之间是电气绝缘的 uO = uI 放大器原理图 2. 变压器隔离放大器 调 制 给输入侧提供能量 两侧电源独立 解 制 输入、输出侧间电气绝缘 变压器隔离放大器AD277原理图和引脚 7.3.1 滤波器的基础知识 功能: 允许信号中某一部分频率的分量通过。 通带: 能够通过信号的频率范围。 阻带: 不能够通过信号的频率范围。 截止频率: 通带和阻带之间的分界频率。 7.3 有源滤波器 滤波器的分类 a. 根据处理的信号不同分为 b. 根据使用的滤波元件不同分为 数字滤波器 模拟滤波器 RC型 LC型 RLC型 c. 根据工作频率不同分为 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 全通滤波器 理想滤波器的幅频特性 低通 通 带 高通 带阻 带通 通 带 通 带 实际低通滤波器的幅频特性 实际特性 理想特性 阻带 过渡带 通带 一阶滤波器 二阶滤波器 高阶滤波器 无源滤波器 有源滤波器 滤器的阶数越高，性能越好。 组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。 体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。 (a) 无源滤波器 电路简单 高频性能好 工作可靠 通带信号有能量损耗 负载效应比较明显 (b) 有源滤波器 电路体积小、重量轻。 通带内的信号可以放大。 精度高、性能稳定、易于调试。 负载效应小。 组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。 可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。 通带范围小。 需要直流电源。 适用于低频、低压、小功率等场合。 1. 一阶低通有源滤波器 7.3.2 低通有源滤波器 (1) 电路组成 (2) 电路分析 a. 电路的传递函数 式中 Z1(s) Z2(s) 故 令 b. 滤波器的频率特性 令 s=jw，得滤波器的频率特性 式中 即 因电路的频率特性与f 的一次方有关 故称之为一阶RC有源滤波器 c. 滤波器的幅频特性 d. 相频特性 讨论幅频和相频特性 wc、fc分别称为滤波器的截止角频率、截止频率。 滤波器具有低通的特性。 3dB 幅频特性曲线 –20dB/十倍频 (3) 一阶滤波器特点 a. 电路简单。 b. 过渡带的衰减慢，衰减速率20dB /十倍频。 2. 二阶有源低通滤波器 (1) 电路组成 (2) 电路分析 a. 电路的传递函数 无限增益多路反馈型二阶有源低通滤波器 对节点1、2列节点电压方程 节点1 节点2 由上两式得 电路的品质因数 滤波器的特征角频率 式中 为滤波器的通带增益 b. 滤波器的频率特性 令 s=jw，得滤波器的频率特性 c. 滤波器的幅频特性 d. 滤波器的相频特性 e. 幅频特性