测试信号调理new

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1、信号调理华中科技大学机械学院测试信号调理技术本章学习要求：1.1.了解模拟信号放大电路原理1.了解模拟信号放大电路原理2.2.了解信号调制解调原理2.了解信号调制解调原理信号调理华中科技大学机械学院4.14.1信号调理的目的4.1信号调理的目的信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。1.1.1.传感器输出的电信号很微弱1.传感器输出的电信号很微弱，，大多数不能直接输送到，大多数不能直接输送到显示、、记录或分析仪器中去、记录或分析仪器中去，，需要进一步放大，需要进一步放大，，有的还，有的还要进行阻抗变换。2.2.2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声

2、2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，，需，需要去掉噪声，，提高信噪比，提高信噪比。3.3.3.某些场合3.某些场合，，为便于信号的远距离传输，为便于信号的远距离传输，，需要对传感，需要对传感器测量信进行调制解调处理。信号调理华中科技大学机械学院4.24.2信号放大4.2信号放大111目的1目的(1)(1)抗干扰(1)抗干扰;;;信号放大目的幅度增加(2)(2)阻抗匹配(2)阻抗匹配1>标准电压信号：1~5V2>标准电流信号：4~20mA3>其他标准电压电流信号4>方便对被测信号的后续变换、、处理、处理、、记录、记录信号调理华中科技大学机械学院放

3、大电路主要用途放大电路主要用途电桥放大器：阻抗式传感器差动放大器：电势式、电位式传感器高输入阻抗放大器：电位、电势、电荷式电荷放大器：电荷式传感器仪表放大器：电位差、电势差隔离放大电路：噪声隔离、光电、磁电、电感比例放大器：通用型信号调理华中科技大学机械学院222分类2分类时间域频率域直流放大器幅度增大低频保留,,,高频截止,高频截止交流放大器幅度增大高频保留,,,低频截止,低频截止放大器电荷放大器电荷增大电桥△△Z△Z


V信号调理华中科技大学机械学院222直流放大电路2直流放大电路1)1)反相放大器1)反相放大器反相放大器是最基本的电

4、路路，路，，其闭环电压增益，其闭环电压增益AvAvAv为Av为为:为:::RFA=−vR1反馈电阻RFRFRF值不能太大RF值不能太大，，否则会产生较大的噪声及漂，否则会产生较大的噪声及漂移移，移，，一般为几十千欧至几百千欧，一般为几十千欧至几百千欧。。R1。R1R1R1的取值应远大于的取值应远大于信号源UiUiUi的内阻Ui的内阻。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器信号调理华中科技大学机械学院2)2)2)同相放大器2)同相放大器同相放大器也是最基本的电路路，路，，其闭环电压增益，其闭环电压增益AvAvAv为Av为为:为:::RFA=1+vR1同相放大器

5、具有输入阻抗非常高，，输出阻抗很低的特，输出阻抗很低的特点点，点，，广泛用于前置放大级，广泛用于前置放大级。信号调理华中科技大学机械学院3)3)3)差动放大器3)差动放大器当R1=R2，RF=R3时，为差动放大器，其差模电压增益为由于差动放大器具有双端输入一单端输出、共模抑制比较高（R1=R2，RF=R3）的特点，通常用作传感放大器或测量仪器的前端放大器。信号调理华中科技大学机械学院33交流放大电路3交流放大电路若只需要放大交流信号，，可采用图示的集成运放交流电，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。。其中电容。其中电容C1C1C1、C1、、C2、C2

6、C2C2及及及C3及C3C3C3为隔直电容为隔直电容。RFA=1+vR1R1R1R1一般取几十千欧R1一般取几十千欧。。耦合电容。耦合电容C1C1C1、C1、、C3、C3C3C3可根据交流放大可根据交流放大器的下限频率fLfLfL来确定fL来确定。C=C=3(~10)/(2πRf)13LL信号调理华中科技大学机械学院区别和对比•直流比例方法电路对直流交流混叠的信号进行放大•交流比例方法电路从直流交流混叠的信号中提取真实的传感器信号信号调理华中科技大学机械学院444电荷放大器4电荷放大器q≈e(C+C+C)+(e−e)CiaciiyfF−KqIfKCf〉〉

7、(C+Cf)+e=y(C+C)+KC−qffthene≈yCf信号调理华中科技大学机械学院555电桥5电桥111）1））直流电桥）直流电桥V●●平衡条件●平衡条件RR=RR1324华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院信号调理华中科技大学机械学院常用应力测量的布片和组桥方式:::信号调理华中科技大学机械学院222）2））交流电桥）交流电桥~●●平衡条件●平衡条件ZZ=ZZ1324φ+φ=φ+φ1324信号调理华中科技大学机械学院电桥的平衡装置电阻平衡装置电容平衡装置信号调理华中科技大学机械学院应用11电容传感器1电容传感器εAεε

8、0rAC==dd将电容传感器作为电桥的一部分，即充当桥臂，组成单臂或差动半桥形式