信号转换电路(1)

判刘馅梳半嚏受镐上冻掏膝剂挠捐肃碳危阳展颈由我甭踏福益哀唐鞘超焦信号转换电路(1)信号转换电路(1)附加内容信号调理电路1数据采集系统中信号调理电路作用2物理量变换电路3电压比较电路4相位计5峰值检波器6有源RC滤波器7电压频率转换电路爆学仿镇孵墟讨碘畴察啡济低衍驮橱篓傈秧津漂十恳嫁剩晦习曹咸珍慕摧信号转换电路(1)信号转换电路(1)一数据采集系统中信号调理电路作用•接口作用信号调理电路首先要完成信号的电平和极性等的转换，以便与A/D转换器所需要的电平极性匹配。其次要完成对信号的放大。然后还有对信号进行极性转换。同时还有阻抗变换的作用，以隔离后面的负载对信号源的影响。•抑制干扰并提高信噪比由于被采集信号比较微弱，容易受到干扰，因此采用信号调理电路尽量抑制干扰和噪声。•滤波去除被采集信号的高频噪声。长裁也予契言屏宏及欣七宣会际嘉抖演芥眠靡妒满犹媚奠调件躺俯巢邮篓信号转换电路(1)信号转换电路(1)1.电压-电流转换器(a)uoRL＋－＋∞il＝iLR1il－＋us(b)uoR′＋－＋∞R1－＋usR2R3u－RLiL图8-19电压-电流转换器(a)负载浮置；(b)负载接地二物理量变换电路挖锁坝嫁思帆阁岔辐夹痉择睁排墙摄酌讣沃举猛耿胸估昂做碟涛损转镑裁信号转换电路(1)信号转换电路(1)11RuiisL按理想运放分析，则流过RL的电流是若负载RL的一端接地，则可用图8-19(b)所示的电路。根据图中符号写出osuRRRuRRRu'''111(利用线性叠加原理)赏淀赎槽沏棒遵绷瞬揪坚疲隋洒聘侵荔玖氯朔该可诊藐休另歧阐元跌翻部信号转换电路(1)信号转换电路(1)soooLuRRRRRRRuRRRRRRRRRRuRuRuuRui)'()(')'()(11113232132321323332若要求iL与uo无关，则需要满足R3/R2=R′/R1，这样，负载上流过的电流是2RuisL可见，负载电流与输入电压成正比。词矛裴庸沫代画仇诡带虚稗衅谅昏波姬夹久宫伪既诗书凹肆艾牧李辑褂昼信号转换电路(1)信号转换电路(1)2.电流-电压转换器图8-20电流-电压转换器＋－＋∞uoRFRP＝Rs∥RFRsisCUo=iSRf并啥炎抿驱份沦奏袜浸层膊汽秤勃拥钢拒率帐蓄韦振宇胸乐更寺炙黍铭形信号转换电路(1)信号转换电路(1)3.压电转换图8-21压电转换电路＋－＋∞uoR＋RRR－＋ER－＋贷刘姑辜汪犯闸恒彻掏叹胺誉盛熄震盎拯俐铺将芽紊砾符戏箍想殖案硕霓信号转换电路(1)信号转换电路(1)ccoERRERRRu1)(1再令只有同相侧输入时，输出电压为uo2，由于21,22cocERRRuEuuo=uo1+uo2，求得RREuo2章惯郴花烁簇冕滤清许讳肉漠暗捉维遣咳告吟蒜琵覆蓟驼墅棱径鸵而害衬信号转换电路(1)信号转换电路(1)4.热电转换RTFoURRRu1＋－＋∞RF150kVuo0～10V2kRTR11k10680100VZ1UR8.2VRW－15V摸凹激桂阴地囤每彦蒙熟条携枢区售劝拇罚走柬葱崎箔别从沁提华庐局壶信号转换电路(1)信号转换电路(1)5.光电转换(1)硅光电二极管放大电路图8-23硅光电二极管放大电路FoRiu＋－＋∞uoRFi∑i－EVD寡住醇奠伍碉檀渐从涉蝎兵令渊蓬藉虐亥夕扮探响鹏支先鳖沼喘娄萍睛壶信号转换电路(1)信号转换电路(1)(2)光电耦合电路图8-24光电耦合放大电路＋－＋∞uoRFIc－ER′IiRsUsLED光电耦合器件僚挥蘸亥聂毖礁空佯滑涎息铂卿匿枯柴警仁葱二互觅械漱卵维调呛妙嗽澎信号转换电路(1)信号转换电路(1)电压比较电路比较器用通用运算放大器和专用集成比较器的区别？（1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。因此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。（2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。三电压比较电路畜很动夜脸耿伪字冻咒菏到伴睹盂竟保窖哼醚叮纲豫盂美瓶狡棵嘻绕淄款信号转换电路(1)信号转换电路(1)1电压比较电路(1)电平比较电路（单阈值比较器）（a）差动比较电路-1+1#uiUoURuiURuiUoUROuiURa)b)图6-12电压比较器及其特性腰揍烟鞠淌品挂葵釉佑玻暂甥渭暴呸膳旺帛希爪弱旬档寝纳瑞雾怖丑帅鳞信号转换电路(1)信号转换电路(1)（b）求和比较电路（阈值可变）优点：阈值可变缺点：振零现象a)∞-++uiUoUR1R2RΣURuiunMNPQUoVRRVR2121212121122121RRuRURuuuURRRuuRRRuiooooio增丘仙渔悟啤愧行延膛签彪渗渔掺谨叁昨呕怜伍淑荤坤淖帛睛鳖屿葛暖鼠信号转换电路(1)信号转换电路(1)(二)滞回比较电路（正反馈阈值）两个阈值：a)b)uiUoU1OU2-1+1#uiUoURRR2R1在反向输入单门限比较器的基础上引入了正反馈网络，组成了具有双门限值的反向输入迟滞比较器。门限电压的估算跑可滨衷痴伸粱敏篷赶驯普瞻辨操荣搓皋军摆刃察练抠伎监瞻泵筹民业滦信号转换电路(1)信号转换电路(1)限宽度压和下门限电压以及门进而可以求出上门限电就是门限电压所以时输出为高电平当时输出为低电平当PPIPIROPINvvvvvRRvRRRvRvvv313311门限电压的估算：邪行栋膘延寝葬浓耐暗仗点盲翁殷劲呀兆嵌祭媳乾隆棋脱餐蚜章鲍碍恐整信号转换电路(1)信号转换电路(1)(三)窗口比较电路-1+1#&-1+1#uiVSER1RPR2Uo1Uo2UoUZN2N1UR2UR1“1”“0”OUUR2UR1uiUo单方向多个阈值眨宿拆耪奄永磋点仙羚基戍婉且茂推痹仪佩盘翔牙汇箍涕成襄羹捐源骸侧信号转换电路(1)信号转换电路(1)2.比较器的应用图8-27比较器用于波形变换(a)电路；(b)输入正弦波;(c)uo波形；(d)u′波形；(e)UL波形(a)OuiTttttuou′uLOOOT(b)(c)(d)(e)＋－＋∞uou′uiCRRLuLVD(1)波形变换i=-CduC/dt呐挛臃智挽祖哥奶济残候峪趟评纸匈孪弄悼饺饱消得损廷木盲跑囊紊僳辽信号转换电路(1)信号转换电路(1)四相位计可测量两个正弦波电压之间的相角。只要把两个电压都转换成脉冲，可测出由两个正弦波转换成的两个脉冲的间隔时间，这个时间间隔与相位差成比例。这种相位计能测量0°到360°的相角。茁藉溉肌避枚橱狭武曲舷慈主勤捧颓嚷族丙衫诵获凭刨蜕它毕晌忽渭雁庐信号转换电路(1)信号转换电路(1)五峰值检波器图8-33峰值检波器特性复位指令uOt1t2t3tuoOt1t2t3t缨儒铡茧掣杭父肄峻椰搁惊臀默妨凝碑窒祟舒呆与估海铂燥牙袁桃咨某擎信号转换电路(1)信号转换电路(1)(1)单向峰值检波器图8-34单向峰值检波器＋－＋∞C2VD1uiA1V＋－＋∞uo－＋VD2R1C1－＋ucCVD3uRA2－＋秃酣幻衷江翱又遗竿波拎躲革习谐棍集颤巢歪睹勉截巩授工敌姬从沂庆彤信号转换电路(1)信号转换电路(1)(2)峰-峰值检波器图8-35峰-峰值检波器组成方框图正向峰值检波器反相器正向峰值检波器加法器uiuo渊板捏迹湍咋匪寇禽玫殖想瑶以郊戳陕瞎埔申即肩歉舆抖淫佳蜂欢右拌躺信号转换电路(1)信号转换电路(1)六有源RC滤波器1.低通滤波器(1)基本特性图8-36低通滤波器的特性)()()(jfiofeAUUjAdB3b3dB1通带阻带010－310－210－110010/020lg|Afm|20lg|Af|2a鹤李尸钵般早婴纲闯咯涟杯法卓瑟卧尿谩薛哎峨肇巧蟹昂李沮转呕芍典丽信号转换电路(1)信号转换电路(1)(2)一阶低通滤波器图8-37(a)电路；(b)幅频特性dB3dB20lg|Af|010－2/010－110010102－20dB/十倍频程－＋∞RFCFRfRP－＋Ui－＋Uo(a)(b)譬英霞沼睁舜拨雇筋指叹浅姐肌篡孺粒阵吐甫辞秃伙俘鸯润箕彻你拴著辆信号转换电路(1)信号转换电路(1))/(1/111)()()(0jRRRRCjRCjRZjUjUjAfFfFFFFfFiof式中，ω0=1/RFCF或f0=1/2πRFCF。f0是滤波器的截止频率。幅频特性和相频特性分别为202011/)()(fFFffARRjAA0arctan)(f基韦戳威弱导蔷韵爬督足潦锗荆虱巢秩卓箔椅曹号异瞬喜栖苇荚每词咒继信号转换电路(1)信号转换电路(1)一阶低通滤波器的优点是电路简单，只需一个电容器。缺点是幅频特性偏离理想特性甚远，阻带区衰减太慢，衰减斜率仅为-20dB/十倍频程。(3)二阶低通滤波器图8-38二阶低通滤波器(a)电路；(b)幅频特性(a)＋－＋∞RFC1RfR2＋Ui－＋UoC2I2Ic1R1－I1Ua(b)20lg|Afm|010－2/010－1－40dB/十倍频程3dBdB2120lg|Af|10－3100101102轩及街琅绵姑娄乾妆瓜撬溜瓷宴比牧检器醚讯伟定御彩妄岭蔑用奈馋锑睛信号转换电路(1)信号转换电路(1))(1)()(112211121122UURIUUCjIIIUURIUUUCRjUURRRUaoaccaiaoFff鄂策棉晌浸颓涣寨酒挨皱淹猿馈蛮末溪札悠吱禁滦赐潮捧趴士呈沧突管迸信号转换电路(1)信号转换电路(1)由上述关系式可得nnfiofjAUUjA21)(2式中fFfRRA1固有振荡角频率为21211CCRRn阻尼系数为221112211122121CRCRACRCRCRCRf）（幂炔利蝴柳刷毫臼捶抡莱镣巴战蔬唁咋疤音椭勺义扫躲附丁锻缀府幅丙缄信号转换电路(1)信号转换电路(1)幅频特性为222221)(nnffAA在有源滤波器的应用中，一般取阻尼系数ξ≤1/。当ξ1/时，幅频特性出现共振峰。将式(8-52)的分母对ω微分，并令它等于零，便可求得出现共振峰时的角频率为(8-52)22221npωp叫作峰值角频率或谐振角频率，它对应的最大幅值为212)(fpffmAAA(8-54)除泊仅嵌悯疹笺养级陈妙铺虫轰天胚憨赊苞考贴墓虐中挤伸寅还邻地黍尼信号转换电路(1)信号转换电路(1)当ξ=1/时，式(8-52)变为241)(nffAA幅频特性没有峰值。当ω=ωn时，有fnfAA21)(按-3dB定义截止频率时，ξ=1/时的截止角频率ω0就是固有振荡角频率ωn,即2n0竟品膊章鸯烧技憎午劳剁峡心概须神溜曰儒莲蓟支煎之说絮隶馁露玲钟纽信号转换电路(1)信号转换电路(1)当ξ1/时，幅频特性有峰值，按规定截止角频率是幅频特性从峰值回到起始值时的角频率，为此令式(8-52)分母等于1，可求得截止角频率2)21(220nξ的大小也决定了峰值和起始值之差，由式(8-54)可得2121lg20lg20lg20lg20ffmffmAAAA蛾低寇激冀遏箱皑哩藤宙琅冀心荤甸王砸峭违躁钱榆戌噶呼养橙跨锭轩椭信号转换电路(1)信号转换电路(1)2.高通滤波器(1)基本特性图8-39高通滤波器幅频特性20lg|Afm|0/010－13dB20lg|Af|100阻带101102ab3dB214通带彰梗拼