信号转换电路.ppt

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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。1.电压-电流转换器图8-19电压-电流转换器(a)负载浮置；(b)负载

2、接地二物理量变换电路按理想运放分析，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(利用线性叠加原理)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可见，负载电流与输入电压成正比。2.电流-电压转换器图8-20电流-电压转换器Uo=iSRf3.压电转换图8-21压电转换电路再令只有同相侧输入时，输出电压为uo2，由于uo=uo1+uo2，求得4.热电转换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(2)光电耦合电路图8-24光电耦合放大电路电压比较电路比较器用通用运

3、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（b）求和比较电路（阈

4、值可变）优点：阈值可变缺点：振零现象(二)滞回比较电路（正反馈阈值）两个阈值：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。门限电压的估算门限电压的估算：(三)窗口比较电路单方向多个阈值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(1)波形变换i=-CduC/dt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。五峰值检波

5、器图8-33峰值检波器特性(1)单向峰值检波器图8-34单向峰值检波器(2)峰-峰值检波器图8-35峰-峰值检波器组成方框图六有源RC滤波器低通滤波器(1)基本特性图8-36低通滤波器的特性(2)一阶低通滤波器图8-37一阶低通滤波器(a)电路；(b)幅频特性式中，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)幅频特性由上述关系式

6、可得式中固有振荡角频率为阻尼系数为幅频特性为在有源滤波器的应用中，一般取阻尼系数ξ≤1/。当ξ<1/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)ωp叫作峰值角频率或谐振角频率，它对应的最大幅值为(8-54)当ξ=1/时，式(8-52)变为幅频特性没有峰值。当ω=ωn时，有按-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,即当ξ<1/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ξ的大小也决定了峰值和

7、起始值之差，由式(8-54)可得2.高通滤波器(1)基本特性图8-39高通滤波器幅频特性(2)二阶高通滤波器图8-40二阶高通滤波器(a)电路；(b)幅频特性其幅频特性为(8-60)式中若取C1=C2=C,上式简化为：与二阶低通滤波器一样，为了改善衰减特性，阻尼系数一般取ξ≤，幅频特性将出现共振峰，将式(8-60)分母对ω微分。并令它等于0，可求得出现共振峰的角频率ωp为当时所以截止角频率仍与式(8-56)相同，即ω0=ωn。当ξ<1/时，幅频特性有峰值，按规定可令式(8-60)右边分母为1，求得截止角频率为若已知Af,ωn和ξ，其设计方法和步骤如下：①按电容