传感与检测技术10常用检测电路ppt课件.ppt

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1、第10章常用的检测电路本书的前些章节针对不同传感器的特点，介绍了相关的一些检测电路。本章从测量系统角度出发，介绍测量系统中常用的信号放大电路，信号处理电路，信号转换电路和系统抗干扰技术10.1信号放大电路基本测量放大器测量放大器的结构如图10.1所示测量放大器图10.1测量放大器结构三运放测量放大器由二级放大器串联组成，前级是二个对称同相放大器,后级是差动放大器;如图10.2所示图10.2三运算放大器构成的测量放大器根据运算放大器的基本分析方法，在图10.2中:(10.1)(10.2)(10.3)所以输出电压:(10.4

2、)设,则输出为:(10.5)当时，由于,中电流为零则,输出电压.实用测量放大器在实际应用要求较高的场合常采用集成测量放大器,AD521集成测量放大器管脚说明和基本应用电路如图10.3所示。该测量放大器的放大倍数按下面公式计算：(10.6)图10.3AD521管脚及应用电路图10.4给出了传感器与检测电路几种不同的耦合方式下的接地方法:图10.4AD521输入信号耦合方式放大电路的增益通过数字逻辑电路由程序来控制，这种电路称为可编程增益放大电路，简称PGA（ProgrammableGainAmplifier）。程控增益放大

3、器程控增益放大器的原理如图10.5所示程控增益放大器图10.5程控测量放大器单片集成程控放大器LH0084LH0084程控增益放大器由测量放大器构成，是一种通用性很强的放大器.其原理如图10.6所示图10.6LH0084原理图为保证线路正常工作，必须满足:程控增益放大器总的增益Gv为：(10.7)LH0084程控增益控制关系如表10.1。表10.1LH0084程控增益放大器程控放大器量程自动切换程控放大器的量程由程序控制进行自动切换,其过程如图10.7可知:图10.7量程自动切换程序框图隔离放大器的结构及工作原理隔离放大

4、器组成:输入部分、输出部分、信号耦合器和隔离电源组成;如图10.8所示。隔离放大器图10.8隔离放大器示意图隔离放大器总电压增益：式中—输入部分电压增益；—输出部分电压增益变压器耦合式AD204变压器耦合隔离放大器的原理图,图10.9所示图10.9变压器耦合隔离放大器光电耦合式图10.10所示为隔离放大器ISO100内部结构图，它由两个运放和两个恒流源以及光电耦合器组成。图10.10隔离放大器ISO100内部结构ISO100的基本接法如图10.11所示图10.11ISO100的基本接法10.2信号处理电路一阶低通有源滤波

5、器一阶有源低通滤波器由RC网络和运算放大器构成，如图10.12（a）所示滤波电路图10.12一阶低通滤波器及其幅频特性由图10.12（a）可得(10.9)又由虚短，则(10.10)令，代入上式得(10.11)式中：为通带电压增益,为上限截止频率。二阶低通有源滤波器二阶低通有源滤波器电路如图10.13(a)所示,图(b)为其幅频特性;图10.13二阶低通有源滤波器及其幅频特性分析如下:(10.12)(10.13)(10.14)联立以上三式得(10.15)令，代入上式可得(10.16)令时,则解得:(10.17)高通有源滤波

6、器高通有源滤波器允许高频信号通过，抑制或衰减低频信号。一阶RC高通滤器电路如图10.14(a)所示图10.14简单的高通滤波器及其幅频分析上图,可知:解得高通滤波器电路的传递函数为(10.18)一阶RC有源高通滤波器幅频特性如图10.14（b）所示。下限截止频率为二阶高通有源滤波器电路如图10.15（a）所示,图(b)为其幅频特性.它的传递函数为(10.19)(10.20)图10.15二阶高通幽有源滤波器电路工作原理采样—保持电路:模拟开关K、模拟信号存储电容C和缓冲放大器A等三部分组成。其原理电路如图10.16所示。采

7、样保持电路图10.16采样—保持电路原理图电路的采样过程如图10.17所示图10.17采样-保持电路波形图模拟开关模拟开关用于接通和断开输入信号，并由逻辑指令控制，当指令为“l”时，模拟开关K接通，输出跟踪输入变化；当指令为“0”时，输出保持接通最后时刻的采样值。采样保持电路(1)同相型采样保持电路图10.18同相型采样—保持电路(2)反相型采样保持电路反相型采样保持电路如图10.19所示图10.19反相型采样保持电路10.3信号转换电路模/数转换器A／D转换可分为直接法和间接法。直接法是把电压直接转换为数字量，如逐次比

8、较型的A／D转换器。间接法是把电压先转换成某一中间量，再把中间量转换成数字量。(1)逐次比较型模/数转换器逐次比较型A／D转换就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值.模/数与数/模转换器逐次比较型A／D转换器简化框图如图10.20所示它由D／A转换、数码设定