智能仪器的输入通道及接口技术资料ppt课件.ppt

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1、智能仪器第三章智能仪器的输入通道及接口技术学习提纲1数据采集系统概述2放大器原理及设计3多路转换器原理及设计4采样保持器原理及设计5A/D转换器原理及接口设计6数字量输入通道1数据采集系统概述数据采集系统的概念数据采集系统的组成（硬件）信号的放大、滤波、采样保持、模/数转换微机及接口输入通道1数据采集系统概述构成数据采集系统的方法采用多片单一功能器件和分立元件采用单片数据采集系统芯片采用数据采集卡（及其驱动软件）单通道数据采集系统多通道一般型数据采集系统1数据采集系统概述1数据采集系统概述多通道同步型数据采集系统1数据采集系统概述多

2、通道并行数据采集系统2放大器原理及设计放大器的作用放大出传感器输出的微弱信号，利于充分利用ADC的满刻度分辨率抑制干扰和噪声，满足响应时间要求放大器选用基本要求高输入阻抗，响应时间快频率响应范围宽高抗共模干扰能力低漂移、低噪声、低输出阻抗运算放大器2放大器原理及设计基本特征集成在一块硅片上的直接耦合的多级放大电路高电压放大倍数高输入阻抗、低输出阻抗指标参数开环增益、输入阻抗、共模抑制比、失调电压零点漂移（温漂）、带宽、增益带宽积、非线性度2放大器原理及设计运算放大器典型电路（一）跟随器同相比例电路输入阻抗较高增益不小于1输入、输出同

3、极性有源阻抗变换提高输入阻抗2放大器原理及设计运算放大器典型电路（二）反相比例电路输入阻抗较低增益可小于1输入输出极性相反差动输入运算电路共模抑制能力强2放大器原理及设计运算放大器典型电路（三）同相输入的加法电路反相输入的加法电路差动输入的加减法电路常用运算放大器BB公司：OPA340/2340/43402放大器原理及设计基本特征两个差动输入端直接与信号源连接，共模抑制能力强外接电阻设置增益高输入阻抗、低输出阻抗仅放大差模信号共模电压范围与共模抑制比仪表放大器2放大器原理及设计仪表放大器一般结构2放大器原理及设计仪表放大器内部结构2

4、放大器原理及设计仪表放大器常用仪表放大器AD公司：AD620/621/624/625BB公司：INA114/118/122/128程控放大器2放大器原理及设计满足多通道输入信号的宽范围信号电平增益由软件编程设定常用程控放大器BB公司：PGA202/203/204/205/206/207LINEAR公司：LTC6910/6911/6912/6915程控放大器S3S2S1GAIN00000011010201141008101161103211164内部结构增益真值表2放大器原理及设计2放大器原理及设计隔离放大器应用背景强电或强电磁干扰等

5、环境，防止损坏测量回路生物医疗仪器，防止漏电流、高电压意外伤害主要作用电气隔离获取信号并放大2放大器原理及设计隔离放大器原理通过光耦合或磁耦合实现信号的联系组成输入、输出放大器调制、解调器耦合器漂移补偿放大器常用隔离放大器AD公司：AD202/203、AD277、AD284/286BB公司：ISO100系列2放大器原理及设计隔离放大器2放大器原理及设计放大器在输入通道中的设置策略多通道数据采集中，每个通道有其前置放大器根据需要，在多路转换器之后设置主放大器多路信号都恒定或变化缓慢，各路幅度差别不大仅在各路设置前置放大器即可多路信号虽

6、恒定或变化缓慢，但各路差别很大需在主通道中设置程控放大器各路信号随时间变化，同一时刻各路幅值差别较大需在主通道中设置瞬时浮点放大器，不易实现2放大器原理及设计主放大器增益确定策略A/D转换的量化误差（绝对）：第i通道第j次采样电压的量化相对误差：先将采样电压放大G倍，满足转换精度：2放大器原理及设计主放大器增益G需满足：将q代入上式，得增益G的范围：3多路转换器原理及设计应用背景智能仪器中往往需要同时或依次采集多路信号模数转换时，可使用公共的ADC分时采样多路转换器原理由多个模拟开关组成，由译码电路实现切换常用多路转换器AD公司：A

7、D7501/7502/7503MAXIM公司：MAX4634、MAX46633多路转换器原理及设计内部结构八选一四选一，独立通道4采样保持器原理及设计应用背景A/D转换需要一定时间，保持采样点的数值不变才能保证转换精度多通道共用ADC时，需要将各通道同一时刻的信号保持住采样保持器定义根据状态控制指令截取输入模拟电压的瞬时值（采样过程），并把该瞬时值保留一段需要的时间（保持过程）的功能单元4采样保持器原理及设计采样保持器在输入通道中的设置原则信号的最大变化率：假设峰值正好达到ADC的满量程，ADC的位数为N，则ADC最低有效位数LSB

8、代表的量化电平为：若ADC的转换时间为，为保证1LSB的转换精度，则在转换时间内，信号最大变化量不应超过，即：4采样保持器原理及设计由此，推出待转换信号的最高频率为：例：一个12bit的ADC，若，用它来直接转换一个正弦信号并要求精度