《模拟量处理》课件.pptVIP

*******************模拟量处理模拟量处理是一种重要的电子技术，在工业自动化、仪器仪表、数据采集等领域广泛应用。课程概述课程目标学习模拟量处理的基本原理，并掌握相关技术应用。课程内容涵盖模拟量信号的获取、处理、转换、传输等方面。模拟量基本概念连续性模拟量可以取连续的值，而不会有间断。时间连续性模拟量在时间上是连续变化的，可以是随时间变化的电压、电流或其他物理量。精度模拟量的精度取决于测量仪器的精度，理论上可以无限精确。易受干扰模拟信号容易受到噪声和干扰的影响，需要采取措施进行抑制。模拟量的采样处理1离散化将连续的模拟信号转换为离散的数字信号2量化将离散的数字信号转换为有限个离散值3编码将有限个离散值转换为数字代码模拟量的AD转换1采样将模拟信号在时间轴上进行离散化，得到一系列的采样值。2量化将采样值映射到离散的数字量，根据量化精度，每个采样值对应一个数字代码。3编码将量化后的数字代码转换成二进制数，以供计算机处理。模拟量的放大与衰减放大增加信号幅度，提高信号强度。衰减降低信号幅度，防止信号过载。模拟量的加法与乘法模拟加法模拟加法通过运算放大器实现。运放的输入信号是两个模拟信号的加权和，输出信号是加权和的放大倍数。模拟乘法模拟乘法通常使用四象限乘法器实现。四象限乘法器可以处理正负信号，输出信号与输入信号的乘积成正比。模拟量的积分与微分1积分电路积分电路利用电容的充放电特性，将输入信号转换为输出信号的积分。2微分电路微分电路利用电容的充放电特性，将输入信号转换为输出信号的微分。3应用积分与微分电路在信号处理、滤波、控制等领域有着广泛的应用。应用实例1-热电偶温度测量热电偶温度测量是模拟量处理的典型应用。热电偶利用两种不同金属导线产生的热电势差来测量温度。热电势的大小与温度成正比，通过将热电势转换为电压信号，再通过AD转换器进行数字化处理，就可以得到准确的温度测量结果。应用实例2-电容式压力传感器电容式压力传感器是一种利用压力变化引起电容变化来测量压力的传感器。常见的电容式压力传感器通常由一块固定电极板和一块可移动电极板组成，两者之间充以介电常数一定的介质，当压力施加到可移动电极板上时，会改变两极板之间的距离，从而改变电容值。电容式压力传感器具有灵敏度高、响应速度快、耐腐蚀性强、体积小等优点，广泛应用于工业自动化、医疗设备、航空航天等领域。应用实例3-光电转换传感器光电转换传感器将光信号转换为电信号，例如光敏电阻，光电管等。光敏电阻在光照强度变化时，其阻值也会发生变化。光电管在光照射下会产生光电流，光电流的大小与光照强度成正比。模拟量信号的获取与传输传感器将物理量转换为电信号。信号调理放大、滤波、转换等处理。传输介质电缆、无线等方式传递信号。接收端接收并处理信号。电压信号的传输1直接传输适用于短距离传输，信号完整性较高。2隔离传输适用于长距离传输，隔离噪声影响。3差分传输抗干扰能力强，适用于复杂环境。电流信号的传输电流环路电流环路是一种常见的模拟信号传输方式，它使用电流信号来传递信息。隔离放大器隔离放大器用于隔离发送端和接收端，防止电流信号被干扰。屏蔽线屏蔽线可以有效地降低干扰，确保电流信号的完整性。信号线的屏蔽与接地1屏蔽屏蔽层可以有效地减少外部电磁干扰对信号线的干扰。2接地接地可以将信号线上的静电荷导入到大地，防止静电干扰。3屏蔽与接地配合屏蔽层必须良好接地才能发挥作用。噪声的抑制主动降噪通过生成反相声波来抵消噪音，适用于环境噪音较大的情况。被动降噪利用隔音材料和结构来阻挡噪音，适用于需要静音的环境。滤波技术使用滤波器来去除特定频率的噪声，适用于去除特定类型的噪声。模拟量接口电路设计1信号调理将模拟量信号进行放大、衰减、滤波等处理，使其符合后续电路的要求。2AD转换将模拟量信号转换为数字量信号，以便进行数据处理和存储。3通信接口将数字量信号通过串行或并行通信接口传递到计算机或其他设备进行处理。运放的基本特性高增益运算放大器具有非常高的电压增益，通常在10^5到10^8之间，这意味着即使输入信号很小，输出信号也会被放大到很大。高输入阻抗运算放大器具有很高的输入阻抗，这意味着它们从信号源吸收的电流非常少，不会显著影响信号源的性能。低输出阻抗运算放大器具有很低的输出阻抗，这意味着它们可以提供大量的电流，能够驱动负载，例如扬声器或电机。线性工作范围运算放大器在一定范围内工作时，输出信号与输入信号成线性关系，这