智能测控系统设计2_信号调理与抗干扰(东南大学).ppt

第三章 信号调理电路与抗干扰 3.1 常用放大器 运放的主要性能参数 运放的主要性能参数列举 通用单运放 通用四运放 高输入阻抗运放 低漂移运放 高精度高速运放 静电计级放大器 斩波稳零运放 变压器耦合隔离运放 AD210隔离放大器 AD210应用示例 光电耦合隔离放大器 ISO100应用示例 仪器放大器 AD625仪器放大器 AD625内部结构 AD625构成的放大器 可编程增益放大器（PGA） AD526同相比例放大器 3．3 模拟滤波器 常用滤波器的类型 通用运放构成的低通滤波器 通用运放构成的低通滤波器 通用运放构成的低通滤波器 通用运放构成的高通滤波器 通用运放构成的高通滤波器 通用运放构成的高通滤波器 集成开关电容滤波器 集成有源滤波器芯片LMF40 LMF40的振荡器 LMF40的典型连接 3．4 电压/电流变换器 电压/电流变换器AD694 AD694应用示例 3.5 电压频率变换器（V/F） 基 本 原 理 基 本 原 理 AD650应用电路 各种VF变换器的性能 其它各种专用模拟调理电路 3.6 前置放大器的噪声（其它课程讲） 噪声因子 噪声因子 3.7 干扰的耦合方式及抑制措施 电容性耦合干扰及抑制措施 抑制电容耦合的方法 互感耦合干扰及抑制措施 抑制互感耦合的方法 共阻抗耦合干扰及抑制措施 漏电流耦合干扰及抑制措施 3.8 干扰的叠加方式及抑制措施 共模干扰及抑制措施 差模干扰及抑制措施 3.9 电源干扰的滤除 ②隔离 ③平衡传输（对称传输） Zi Un Rs 不平衡传输线 1/2Zi Un1 1/2Rs 平衡传输 Un2 1/2Rs 1/2Zi Un1和Un2基本相等 两根传输线对地阻抗平衡设置 两根传输线对地阻抗不平衡 抑制差模干扰方法： ①信号传输线最多在一端接大地（也可以不接大地，浮置） Rs 1k? R1=1? Ri Ri=10k? R2=1? Rg=0.1? Rg Rs R2 R1 Ri 地线上存在电位差 ②信号传输线屏蔽体在某一端接地（不在两端同时接地） 信号源 电路 信号源 电路 低通滤波器中电阻电容交换位置 开关电容滤波器基本原理：用开关电容网络代替RC网络。这样，既容易在集成电路内实现，又容易通过开关频率调整滤波器截至频率。 CR确定以后电阻由T决定 截止频率0.1~40kHz 可以构造一个RC振荡器 单电源工作的连接 双电源工作的连接 调节信号频率改变滤波器的截止频率(分频比) 电压/电流变换器AD694 电压/电流变换器XTR110 模拟信号传输：70年代0~10mA；70年代后期～90年代4~20mA二线制传输线。电流传输的优点：a.抗干扰强；b.导线长度不影响（即与电阻无关）；c.可进行断线检查；d.信号还原成电压容易。 变送器 4~20mA 24V A1：缓冲放大器；A2、VT1、R1：V/I变换器；A3等：电流放大器；A4：参考电压 u1＝0~10V时4悬空5接地，i1=0~0.8mA； u1＝0~2V时4接地5悬空，i1=0~0.8mA。 i0=i4=20i3 i3＝i1+i2=i1+200μA i0=4mA+20i1 =4~20mA 通过电压/频率变换器，可以将模拟信号变换成频率信号，从而实现模数变换、数字信号传递、光电隔离等功能，也有利于信号的长距离传输。 复位过程 积分过程 复位过程 积分过程 复位过程：开关在S端，对应单稳态正脉冲(暂态)，电容积累电荷。 ?qc= ?VCint=(1mA-IIN)TOS 积分状态：开关在另一端，对应单稳态触发器的稳态。 -?qc= icTI= -IINTI TI= ?qc/IIN= TOS(1mA/IIN-1) f=1/(TI +TOS)= IIN/(TOS×1mA)= VIN/(RIN TOS×1mA) 例如： 1. AD698型线性位移差分变压器(LVDT)专用信号调理电路 2. TCA205／205A接近开关专用IC芯片 3. 超声波测距专用集成电路SB5227 4. 宽带应变信号调理器1B31 5. 压力信号调理器MAX1450 6. 集成电流检测放大器MAX472 7. 多功能传感信号调理器AD693 8. 离子型烟雾检测报警集成电路MC14468 9. 液位传感器LM1042 10.单片加速度传感器MMA1220D 11. TDC-GP2超声波流量计专用芯片 前置放大器的联接 ～ 使用带宽 信号源 噪声源 有噪声的放大器 输出 A0 Rs ～ 源电阻含传感器输出电阻和放大器输入电阻 等效噪声图 Es2 低通滤波 信号源 4KTRs 无噪声的放大器 输出 A0 Rs ～ en2 in2 源电阻噪声 噪声电压源 噪声电流源