信号转换电路
信号转换电路
• CMOS开关电路
uGP
+E
ui
-E
uo
uGN a)
Ron Ron(P)
Ron(N)
Ron(C)
O
o
uiui
b)
集成模拟开关
• CMOS开关电路
u 1 1
uc DcG1
ui
V4 + E
V5
V3
V4
V2
V3
+
E
uo
1
V1
DG1D2 2
--E
图 6-6 含辅助电路的 CMOS 开关电路
多路模拟开关
对采样保持电路的主要要求： 精度和速度
为提高实际电路的精度和速度，可从元件和 电路两方面着手解决。
元件性能的影响和要求
• 输入输出缓冲器
特别需注意的参数：
∞
输入偏置电流以及带 宽，上升速率和最大
∞
-
S
+
-
+
+ N2
uo
输出电流等性能参数。 ui
+ N1
C
Uc
元件性能的影响和要求
• 模拟开关
模拟开关是一种在数字信号控制下将模拟信号接通 或断开的元件或电路。该开关由开关元件和控制（驱 动）电路两部分组成。
b) Ron1
R1
C1
∞ -
+ + N2
C
uo uo
精度提高的方法（电路）
（2）电容校正方法的矛盾
精度 《》 速度
Ron2
C1
∞
∞
-
-
Ron
+
+
uo
+ N2
mic差分转单端电路
mic差分转单端电路
将MIC（麦克风）的差分信号转换为单端电路通常需要使用差
分放大器和一些额外的电路。
差分信号是由两个相互对立的信号组
成的，而单端信号只包含一个信号。
首先，我们需要使用差分放大器来放大MIC的差分信号。
差分
放大器可以将两个输入信号进行放大，并且可以抑制共模噪声。
一
般来说，差分放大器的输出会是一个差分信号。
接下来，我们需要使用一个转换电路来将差分信号转换为单端
信号。
这可以通过使用差分到单端转换器来实现。
这个转换器可以
将差分信号的两个输出进行适当的处理，以得到一个单端输出信号。
另外，为了确保信号质量，我们可能需要添加一些滤波器和隔
离器来处理信号。
滤波器可以去除一些不需要的频率成分，而隔离
器可以帮助我们隔离一些干扰信号。
在设计和实现这样的电路时，需要考虑到MIC的工作特性、信
号的频率范围、电路的输入和输出阻抗匹配等因素。
另外，还需要
考虑到电路的稳定性、噪声抑制能力和功耗等方面的问题。
总的来说，将MIC的差分信号转换为单端电路需要使用差分放
大器和转换电路，并可能需要添加一些滤波器和隔离器来处理信号。
在设计和实现这样的电路时，需要考虑到多个因素，以确保电路的
性能和稳定性。
第八章 脉冲产生与信号变换电路 第三节数字-模拟转换器
脉冲产生与信号变换电路
8.3.4 DAC的主要技术指标
8.3.4.1 分辨率
分辨率是指DAC的最小输出电压ULSB与最大输出电压UM的 比值，说明DAC分辨最小电压的能力。所谓最小输出电压是 指当输入数字量仅最低位为1时的输出电压，而最大输出电 压是指当输入数字量各有效位全为1时的输出电压。
分辨率＝ULSB / UM = 1/（2n-1） 当UM一定时，输入数字代码的位数越多，则分辨率越高， 分辨能力就越高。
推广到n位DAC时，输出模拟量与输入数字量之间的关系 为：
uo
U REF 2n
(2n1 Dn1
2n2 Dn2
21 D1 20 D0 )
脉冲产生与信号变换电路
由于倒T型电阻网络DAC中各支路电流直接流入了运算放 大器的输入端，相互之间不存在传输时间差，因而提高了转 换速度并减小了输出端可能出现的尖峰脉冲。另外，电阻网 络中的电子开关在切换时，流过开关的电流是恒定的，开关 两端的电压很小，所需的驱动电压也很小，并且切换时产生 的瞬态电压也很小，这也有利于提高转换速度和减小尖峰脉 冲。因此，在集成DAC中，多数采用倒置T型电阻开关网络。
(23
22
21 20 )
脉冲产生与信号变换电路
对于任意一组输入数字量D3D2D1D0，则有：
I
U REF R • 24
(23 D3
22 D2
21 D1
20 D0 )
经运算放大器反相比例运算后，得到输出模拟电压为：
uoΒιβλιοθήκη I•RUREF 24
(23 D3
22 D2
21 D1
20 D0 )
当D3D2D1D0 = 0001时，在∑点形成的电流和电压分量分
信号转换电路
传感检测技术基础信号转换电路信号转换电路模/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.模模//数与数数与数//模转换器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、电压比较和控制电路组成图10.20逐次比较型A/D转换框图（2）双积分型模/数转换电路双积分型A／D转换电路如图10.21所示,当t=T2时，U0(t)=0,如图（b）所示.图10.21双积分型A/D转换器原理图转换过程分两步，首先接通S1，对输入电压(-Ui)积分，积分电路输出电压为:(10.21)然后在T1时，开关切换到S2位置，对基准参考电压Ur反向积分，积分电路输出电压为：（10.22）当t=T2时，U0(t)=0，如图10.21（b），此时得：(10.23)设时钟脉冲频率为,当t=T1时,则时间T1为：此时开始对标准参考电压Ur反向积分，时间间隔T=T1－T2，计数值为N，则，所以：数/模转换器数/模（D/A）转换器是通过电阻网络，把数字按其数码权值转换成模拟量的输出.D/A转换器有两种类型:权电阻网络和T形电阻网络(1)权电阻数/模转换器图10.22是4位二进制权电阻D／A转换器原理图由上图可得：（10.24）（10.25）在上述电路中，权电阻分别为R、2R、4R、…、。
若数字量多于四位，可通过增加模拟开关和权电阻来增加其位数。
(2)T形电阻数/模转换器T形电阻D/A转换器原理如图10.23所示,该电路电阻形状成T形，故称T形网络.图10.23T型电阻D/A转换器由图10.23可知,根据叠加原理，运算放大器总输入的等效电压是各支路等效电压之和，即:(10.26)若取RF＝3R，运算放大器的输入端电流为:(10.27)运算放大器的输出电压V0为:(10.28)电压/频率转换器(1)转换原理V/F转换器原理如图10.24所示电压电压//频率与频率频率与频率//电压转换器电压转换器图10.24V/F转换电路示意图1)当输入电压Ux>Uc时，放大器A输出为“1”状态，此时将单稳触发器置“1”，触发器驱动开关S 接通恒流源，使I0对电容CL充电;2)Uc上升，在Uc=Ux+△U时，电压比较器A输出为“0”状态，单稳触发器置“0”，使开关S断开，I0停止对电容CL充电;3)电容CL通过电阻RL放电，Uc下降。
什么是电子电路中的信号转换和信号调理
什么是电子电路中的信号转换和信号调理信号转换和信号调理是电子电路中非常重要的概念。
在电子设备和系统中，信号转换和信号调理起着至关重要的作用，它们能够将原始信号转换为适合处理的形式，并对信号进行必要的增强和处理，以保证信号的质量和可靠性。
一、信号转换信号转换是指将原始信号转换为适合特定应用的形式或者将信号转换为数字信号的过程。
原始信号可以是来自传感器、电机控制器、通讯信号等各种来源的模拟信号。
而信号转换的目的是为了使得信号能够在数字系统中进行处理和传输。
在信号转换中，常见的转换方式有模拟转数字（A/D）转换和数字转模拟（D/A）转换。
模拟转数字转换是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，可以通过采样和量化两个步骤来完成。
采样是指对连续信号按照一定的时间间隔进行取样，将连续信号转换为离散的时间序列。
量化是指对取样的信号进行幅度的离散化，将连续的信号转换为离散的幅度序列。
而数字转模拟转换是将数字信号转换为模拟信号，通常通过数模转换器来实现。
二、信号调理信号调理是在信号转换之后对信号进行增强和处理的过程。
原始信号经过转换之后，有可能会带有噪声、失真等问题，因此需要进行相应的处理和调整，以提高信号质量和可靠性。
在信号调理中，常见的操作包括滤波、放大、采样率转换等。
滤波是为了去除信号中的噪声和干扰，可以通过低通滤波器、带通滤波器等进行实现。
放大是为了增强信号的幅度，使得信号能够适应后续的处理和传输需求，可以通过放大器来实现。
采样率转换是为了将信号的采样率转换为适合特定应用的采样率，可以通过插值和抽取等技术来实现。
此外，信号调理还包括信号校准、线性化等操作。
信号校准是为了使得信号的测量和控制结果更加准确和可靠，可以通过校准电路和算法来实现。
线性化是为了使得非线性信号能够线性化处理，常见的技术包括自动增益控制（AGC）、自动调零（Auto-Zero）等。
综上所述，信号转换和信号调理是电子电路中非常重要的环节。
信号转换可以将原始信号转换为适合处理和传输的形式，而信号调理则是对转换之后的信号进行增强和处理，以提高信号的质量和可靠性。
第八章 信号变换电路
U o 2.09RL RtC t f i / Rs
D/A转换器工作原理
A R 2R 2R B 2R R C 2R R D 2R Rf 2R
S0
S1
S2
S3
Uo
UR
R2
iO
250C
1500C
iO=4mA iO=20mA
0.01F
铂电阻在00C时电阻为100，2660C时电阻为200 ，则 铂电阻的灵敏度为：R/ T=(200-100)/266 输入电压为eiN= 1mA· (150-25)R/ T=47mV
第三节 电流—电压变换
电流信号经过长距离传送到目的地后，往往需要在转 换成电压信号。下面介绍几种常用的转换电路：
＋15V
UIN
RL I0
U1＝UIN
T
U1
R1
U 1 U IN Io R1 R1
(2) 4～20mA V/I变换电路
＋15V
UIN
R1 R6 R2
R7
T1 T2 IE R3 I0 RL
R4
Ub R5
由于R4、R5>>R3+RL，可认为I0＝IE
U U IN IR R5 0 L R1 R1 R5 R1 R5
U i U c1 U c 2 R RL RL
同时可近似认为在半个周期内，电容两端电压 几乎不变，有Uc1=Uc2，代入上式得： c U i R L U
U o1 RL Ui R 2R L
Uo2 RL Ui R 2R L
R 2R L
调制器的构成是用一电子开关代替前面原理 图中的K。 调制器中的电子开关主要有三极管和场效应 管，构成的调制器原理图如下：
信号转换与处理电路
第三章：信号转换与处理电路
电磁耦合隔离放大器
变压器耦合隔离放大器本身构 成一个电磁辐射源。如果周围 其它的电路对电磁辐射敏感， 就应设法予以屏蔽。例如３６ ５６的振荡频率为７５０ｋＨ ｚ，ＢＢ公司根据它的封装专 门为它设计了屏蔽罩
第三章：信号转换与处理电路
隔离放大器的应用场合：
普通的差动放大器和测量放大器，虽然也能抑制共模干扰，但却 不允许共模电压高于放大器的电源电压。而隔离放大器不仅有很 强的共模抑制能力，而且还能承受上千伏的高共模电压。因此， 隔离放大器一般用于信号回路具有很高的共模电压的场合。
器的等效输入阻抗Rin
第三章：信号转换与处理电路
2) 同相比例放大器 同相比例放大器电路图如图所示：
Rr
输入阻抗
Ri
输出阻抗
Ro 0
同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻 抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
第三章：信号转换与处理电路
3) 差动比例放大器
Af
2R2 R1
1
R2 RP
由于差动放大器具有双端输入单端输出、共模抑制比较高的 特点，通常用作传感放大器或测量仪器的前端放大器。
在隔离放大器中，信号的耦合方式主要有 两种：一种是通过光电耦合，称为光电耦 合隔离放大器(如美国 B-B 公司生产的 ISO100 )；另一种是通过电磁耦合，即经过 变压器传递信号，称为变压器耦合隔离放 大器(如美国 AD 公司生产的 AD277 )。
图26 隔离放大器的 组成和符号
第三章：信号转换与处理电路
第三章：信号转换与处理电路
改进电路：
输入阻抗
Rin
Vi Ii
Rr R R Rr
上式表明：只要R稍大于Rr，就能获 得很高的输入阻抗，可高达100M。 但R绝对不能小于Rr，否则输入阻抗为 负，会产生严重自激。
rms转dc转换电路作用
RMS转DC转换电路的作用1. 引言RMS转DC转换电路是一种用于将交流信号转换为直流信号的电路。
在电子学中，交流信号的幅值往往通过RMS (Root Mean Square)值来表示，而直流信号的幅值则用其本身的数值表示。
因此，需要将交流信号转换为直流信号的情况下，就会用到RMS转DC转换电路。
2. RMS (均方根)值的概念在交流电路中，信号的幅值通常是变化的，因此需要对其进行一种平均化处理，以便更好地描述信号的大小。
RMS值即均方根值，表示交流信号的有效值或等效直流值，是表示交流信号幅值大小的指标。
3. RMS转DC转换电路的原理RMS转DC转换电路将交流信号转换为与其RMS值相等的直流信号。
该电路的主要原理如下：•输入信号放大：交流信号首先通过一个放大器进行放大，以便使得RMS值的幅度能够得到合理的表达。
•方波整流：放大后的交流信号经过一个方波整流器，使得信号的方向不再变化，变成了一个单向的脉冲信号。
•平均化处理：经过整流的信号会通过一个低通滤波器，滤除掉高频分量，将得到一个平均化的信号，即直流信号。
通过以上步骤，RMS转DC转换电路可以将交流信号转换为对应的直流信号。
4. RMS转DC转换电路的应用RMS转DC转换电路在实际中有着广泛的应用，例如：•电能计量：在电能计量中，需要将交流电压和电流转换为直流信号，以便进行电能的测量和计算。
•语音处理：在语音处理中，对于音量的测量通常采用RMS转DC转换电路，以便准确地获取音频信号的幅值信息。
•自动控制系统：在自动控制系统中，RMS转DC转换电路可以对交流信号进行处理，以便进行控制和调节。
5. RMS转DC转换电路的特性RMS转DC转换电路具有以下几个特性：•线性度：良好的RMS转DC转换电路应当具有较好的线性度，即输出直流信号随输入交流信号的变化而变化，一般应保持线性范围较广。
•带宽：RMS转DC转换电路的带宽应足够宽，以便能够处理不同频率范围内的交流信号，兼容不同应用场景。
信号转换电路的作用
信号转换电路的作用
信号转换电路作用:将各种类型的信号进行相互转换，使具有不同输入、输出的器件可以联用。
从信息形态变化的观点将各种转换分为三种：
（1）从自然界物理量到电量的转换
（2）电量之间的转换
（3）从电量到物理量的转换
问题：
1、转换电路应具有所需的特性。
2、转换电路应具有肯定的输入阻抗和输出阻抗和与之相联的器件阻抗匹配。
明显，该通道的核心是模/数转换器即A/D转换器，通常把模拟量输入通道称为A/D通道或AI通道。
我们所需的各种信息首先来自自然界。
从自然界中我们可以得到如气象，环境，天灾等各种信息，这些信息从传感器得到。
传感器是将物理量转换成电量的元件。
从传感器中得到的电量多为连续的，这种量称为模拟量。
另一方面，计算机能处理的量多为离散量，叫做数字量。
从模拟到数字是今后的趋势。
模拟开关是一种在数字信号掌握下将模拟信号接通或断开的元件或电路。
该开关由开关元件和掌握（驱动）电路两部分组成。
开关电路类型：电路结构：N沟道增加型和CMOS 型；
集成模拟开关电路：在同一芯片上集成多个CMOS开关，由地址译码器和多路模拟开关组成
按切换的对象分：电压和电流开关
电压模拟开关的特点：当开关断开时，跨于它两端的电压总与被换接的电压Vx有关，而且通过开关的电流则与负载RL有关。
电流模拟开关的特点：不管负载电阻RL的大小如何，流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接的电压则由RL*Ix打算。
霍尔电流传感器常用的信号转换电路
霍尔电流传感器常用的信号转换电路霍尔电流传感器常用的信号转换电路有采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I （电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。
采样/保持（S/H）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。
这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。
模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。
比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。
比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。
可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它电流传感器(current sensor)、霍尔传感器,Hall sensor。
V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。
f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。
广泛地应用于调频、调相信号的解调等。
V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。
例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。
I/V（电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。
例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。
在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。
随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置电压传感器,(voltage sensor)。
rms转dc转换电路作用
rms转dc转换电路作用RMS转DC转换电路是一种电路，它的作用是将交流信号转换为直流信号。
在许多电子设备中，需要将交流信号转换为直流信号，以便进行后续的处理和分析。
RMS转DC转换电路是一种非常常见的电路，它可以将交流信号的有效值转换为直流信号的平均值。
RMS转DC转换电路的原理是利用了交流信号的平方平均值和直流信号的平均值之间的关系。
交流信号的平方平均值是指信号的平方值的平均值，而直流信号的平均值是指信号的平均值。
因此，如果我们可以测量交流信号的平方平均值，并将其与直流信号的平均值进行比较，就可以得到一个有效的RMS转DC转换电路。
RMS转DC转换电路通常由一个电容和一个电阻组成。
电容用于滤除交流信号的高频成分，而电阻用于将交流信号转换为直流信号。
当交流信号通过电容时，它会被滤除掉高频成分，只剩下直流信号。
然后，直流信号通过电阻，产生一个电压降，这个电压降就是交流信号的平方平均值。
最后，我们可以通过测量电阻两端的电压来得到交流信号的平方平均值，并将其与直流信号的平均值进行比较，从而得到一个有效的RMS转DC转换电路。
RMS转DC转换电路在许多电子设备中都有广泛的应用。
例如，在音频设备中，需要将音频信号转换为直流信号，以便进行后续的放大和处理。
在电力系统中，需要将电压和电流信号转换为直流信号，以便进行功率计算和负载分析。
在工业自动化中，需要将传感器信号转换为直流信号，以便进行控制和监测。
RMS转DC转换电路是一种非常重要的电路，它可以将交流信号转换为直流信号，从而方便后续的处理和分析。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的电容和电阻，以确保电路的性能和稳定性。
电路中的信号处理和信号转换
电路中的信号处理和信号转换信号处理是电路中的一个重要环节，它可以将传感器采集到的信号进行转换、滤波、放大等处理，以使得信号能够被后续的电路系统所识别和分析。
信号转换是信号处理的一部分，它是将一种形式的信号转变为另一种形式的过程。
本文将为大家介绍电路中的信号处理和信号转换的基本原理和应用。
在电路中，信号处理的第一步通常是信号转换。
信号转换包括模数转换和数模转换两种方式。
模数转换将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，而数模转换则是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
模数转换器常用的方式有采样和量化两个步骤。
采样是指周期性地对输入信号进行采样，获得一系列的采样值。
量化是将采样值分成若干个离散的电平，然后将每一个采样值映射到其最近的量化电平上，形成离散的数字信号。
这样的离散信号可以用于数字系统中的进一步处理和传输，比如在计算机中进行数字信号处理。
数模转换是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号的过程。
这一过程可以通过多种方式实现，其中最常见的是脉冲宽度调制（PWM）和脉冲编码调制（PCM）。
脉冲宽度调制是将数字信号的数值大小映射为对应的脉冲宽度，从而得到模拟信号。
脉冲编码调制则是将数字信号的数值大小映射为不同的脉冲位置，通过位置的变化来表示模拟信号。
信号处理和信号转换在电路中有着广泛的应用。
其中一个重要的应用领域是通信系统。
在通信系统中，信号处理和信号转换起到了至关重要的作用。
信号处理能够对传输过程中的信号进行补偿、滤波、编码等，以提高信号的传输质量和可靠性。
信号转换则可以将数字信号转换为模拟信号，从而实现信号的传输和接收。
另一个重要的应用领域是传感器信号处理。
传感器是将非电信号转换为电信号的装置，它可以将温度、压力、光照等非电信号转换为电信号，然后通过信号处理和转换将其转换为可供分析的形式。
例如，温度传感器可以将温度传感器测得的阻值转换为与温度相关的电压信号，然后经过信号处理和转换，得到与温度相关的数字信号。
计算机脉冲与信号转换电路
阻Rf的电流为
If
I
5 2R
由此可以得到对应输入数字量1000的模拟量输出电压是：
UO
I f Rf
5 2R 5V 2R
2. 输入D3D2D1D0=0100时的情况 此时，图8.10所示电路可简化成图8.12。
图8.12 输入数字量为0100时的情况
流过电阻Rf的电流为
If
I
2.5 2R
根据电阻网络结构的不同，D/A转换器有很多不同的类型， 如权电阻D/A转换器、R-2R T型电阻网络D/A转换器、R-2R 倒 T型电阻网络D/A转换器等。在这里主要介绍R-2R倒T型电阻网 络D/A转换器。
图8.10给出了R-2R倒T型电阻网络D/A转换器的原理图。该 转换器输入数字量与输出模拟量之间的关系，可以用在该转换 器的输入端分别输入数字量1000、0100、0010、和0001，然后 计算出对应各个数字量的模拟量的方法获得。
(a)
(b)
图8.1 各种脉冲波形
图8.2 简单的脉冲产生电路
脉冲信号是一种模拟信号，产生与变换各种脉冲波形的模拟电路
称为脉冲电路。图8.2(a)是一个简单的脉冲产生电路。假设开关S开始
是接通的，则通过反复断开和接通开关S，在R2上即可得到图8.2(b)所 示的电压波形变化。
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● 8.1.2 脉冲波形的主要参数
图8.8给出了一个典型的计算机处理系统的框图。
图8.8 计算机处理系统框图
本节主要介绍数模转换的基本原理、常见的典型电路以及DAC的 主要参数。模数转换的基本原理、常见的典型电路以及DAC的主要参 数将下一节介绍。
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● 8.3.1 数模转换器原理
数模转换器的结构如图8.9所示，它由数码锁存器、电子开关、电 阻网络及求和电路组成。
如何使用电路实现信号变换
如何使用电路实现信号变换信号变换在电子技术中起着重要的作用，它可以将一个信号的特性转换为另一个信号，并且常常用于信号处理、通信以及控制系统中。
在这篇文章中，我们将讨论如何使用电路实现信号变换，以及一些常见的信号变换电路。
一、基本概念在开始之前，我们首先需要了解一些基本概念。
信号变换可以分为模拟信号变换和数字信号变换两种。
模拟信号变换是指将连续时间的模拟信号转换为具有不同特性的模拟信号，而数字信号变换则是指将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号。
在信号变换的过程中，常用到的电路有放大器、滤波器、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）等。
接下来，我们将分别介绍这些电路的作用以及实现信号变换的具体原理。
二、放大器放大器是常用于信号变换的电路之一。
它可以将输入信号的幅度放大到所需的输出幅度，同时保持输入信号的形状不变。
放大器的放大倍数可以通过调整电路元件的参数来实现。
在电路中，放大器有很多种类，比如操作放大器（Op-Amp）、功率放大器等。
每种放大器都适用于不同的信号变换需求，选择正确的放大器可以保证输出信号的准确性和稳定性。
三、滤波器滤波器是另一种常用的信号变换电路。
它可以通过选择特定的频率范围，使得输入信号中的某些频率成分通过，而其他频率成分则被抑制。
滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
低通滤波器可以通过滤除高频信号，保留低频信号；高通滤波器则是滤除低频信号，保留高频信号。
带通滤波器允许某个特定频率范围内的信号通过，而带阻滤波器则剔除某个特定频率范围内的信号。
滤波器可以应用于音频处理、无线通信、图像处理等领域，通过选择合适的滤波器类型和参数，可以实现不同类型的信号变换。
四、模数转换器（ADC）模数转换器（ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。
它将连续时间的模拟信号按照一定的采样频率进行采样，并将采样值用二进制表示。
ADC的工作原理是先将模拟信号经过采样保持电路转换为连续时间的离散信号，然后经过量化和编码，将离散信号转换为二进制码。
ttl转can电路
ttl转can电路（原创版）目录1.TTL 和 CAN 电路的概念2.TTL 转 CAN 电路的作用和需求3.TTL 转 CAN 电路的设计和实现4.TTL 转 CAN 电路的应用场景5.TTL 转 CAN 电路的优缺点正文1.TTL 和 CAN 电路的概念TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管 - 晶体管逻辑）是一种数字电子电路，常用于构建数字计算机和其他数字电子设备。
TTL 电路中的逻辑门和触发器都是由晶体管构成的，因此得名。
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种串行通信总线，主要用于汽车电子设备和工业自动化领域。
CAN 总线具有多主控制器、高噪声抗干扰性和高传输速率等特点。
2.TTL 转 CAN 电路的作用和需求TTL 转 CAN 电路是一种将 TTL 信号转换为 CAN 总线信号的电路，主要应用于以下场景：（1）数据采集系统：当需要将 TTL 信号传输到 CAN 总线上时，如传感器输出的信号。
（2）工业自动化设备：在工业自动化设备中，通常需要将不同类型的信号进行转换和集成，TTL 转 CAN 电路可实现这一功能。
（3）汽车电子设备：汽车电子设备中，CAN 总线是常用的通信方式，TTL 转 CAN 电路可实现各种传感器和执行器的信号传输。
3.TTL 转 CAN 电路的设计和实现TTL 转 CAN 电路的设计主要包括以下几个部分：（1）信号转换：将 TTL 信号转换为 CAN 总线信号，需要设计一个信号转换器，实现电平转换和信号整形等功能。
（2）CAN 控制器：CAN 控制器负责处理 CAN 总线上的信号，如发送、接收和错误检测等。
常见的 CAN 控制器有 MCP2515、PCA8201 等。
（3）滤波器：由于 CAN 总线通信距离较长，信号可能受到噪声干扰，因此需要设计滤波器来滤除噪声。
（4）电源管理：为保证电路的稳定性，需要设计合适的电源管理电路。
0~20ma转0~10v 并联电阻
0~20ma转0~10v 并联电阻0~20mA转0~10V并联电阻是一种常见的信号转换电路，用于将4-20mA的电流信号转换为2-10V的电压信号。
在工业自动化控制系统中，电流信号更容易传输和抗干扰能力更强，而电压信号更易处理和解算。
因此，0~20mA转0~10V并联电阻常用于工业领域的信号转换。
在了解电路原理之前，我们先了解一下什么是并联电阻。
并联电阻是指将多个电阻器按照平行的方式连接在一起，电流可同时通过每个电阻器，且各个电阻器间的电压相等。
通过合理选择电阻值和数量，可以实现对电流和电压的精确控制。
0~20mA转0~10V并联电阻的核心原理是利用欧姆定律和电流分配定律。
其中欧姆定律指出电流和电压成正比，电流分配定律指出并联电路中，各个分支的电流与电阻值成反比。
根据这两个定律，我们可以通过设置合适的电阻值，实现电流信号到电压信号的转换。
0~20mA转0~10V并联电阻电路的主要构成部分包括两个电阻器和一个电压源。
其中一个电阻器用于限制输入电流的范围，另一个电阻器用于将输入电流转换为对应的输出电压。
这两个电阻器是并联连接的，即它们的一个端子连接在一起，另一个端子分别连接到电流源和地。
为了实现0~20mA到0~10V的电流到电压转换，我们需要选择合适的电阻值。
根据欧姆定律，电阻值越大，电压也就越大。
因此，我们可以选择两个不同阻值的电阻器来实现转换的范围。
通常，第一个电阻器的阻值选择为250欧姆，用于限制输入电流的范围为0~20mA。
第二个电阻器的阻值选择为500欧姆，用于将输入电流转换为0~10V的输出电压。
在实际电路中，为了保证精确的转换，还需要考虑引入的误差。
常见的误差来源包括电阻器的阻值容差、电压源的精度和电流源的精度等。
为了减小误差，可以采用精密电阻器和高精度电压源。
总结起来，0~20mA转0~10V并联电阻是一种常见的信号转换电路，可以将4-20mA的电流信号转换为2-10V的电压信号。
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幅频特性为
Af ( )
Af 1 2 2 n n
2 2 2
(8-52)
在有源滤波器的应用中，一般取阻尼系数 ξ≤1/ 等于零， 便可求得出现共振峰时的角频率为
。当 2 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 2
U
R
R1 U R1 R2
un
R1U R2 u i R1 R2
UR
ui Uo M N
a)
优点：阈值可变 缺点：振零现象
R1 VR V R2
P
Q
(二) 滞回比较电路（正反馈阈值） 两个阈值：
Uo R ui UR R2 +1 R1 -1 # Uo O U1 U2 ui
b) a) 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
20lg Afm 20lg Af 20lg
Afm Af
20lg
1 2 1
2
2. 高通滤波器 (1) 基本特性
dB 2 0 lg|Af m| 2 0 lg|Af | b 3 dB 2 a 1 阻带 通带 4 3
0
1 0－ 1
1 00
1 01
1 02
/ 0
图 8-39 高通滤波器幅频特性
由上述关系式可得
Uo Af ( j ) Ui
式中
Af 1 2 j n n
2
RF Af 1 Rf
1 R1R2C1C2
固有振荡角频率为 n
阻尼系数为
1 R2C2 2 R1C1
R1C2 R1C1 （Af 1） R2C1 R2C2
六 有源RC滤波器
1. 低通滤波器
(1) 基本特性
dB 2 0 lg|Af m | 2 0 lg|Af |
Uo j ( ) Af ( j ) Af ( )e Ui
3 b 2 通带 a 1 3 dB 阻带
0 1 0－ 3
1 0－ 2
1 0－ 1
1 00
10
图 8-36 低通滤波器的特性
n 2
2
(8-60)
RF Af 1 Rf
式中
n
1 R1R2C1C2
1 R1C1 R1C2 R2C2 (1 Af ) 2 R2C2 R2C1 R1C1
若取C1=C2=C, 上式简化为：
RF Af 1 Rf 1 n C
图 8-21 压电转换电路
R R R uo1 ( Ec ) 1 Ec R R
再令只有同相侧输入时，输出电压为uo2，由于
Ec R R Ec u , uo 2 1 2 R 2
uo=uo1+uo2， 求得
门限电压的估算：
vN vI R1vO R3 v R vP R1 R3 R1 R3 当v I v P时输出为低电平 当v I v P时输出为高电平 所以v P 就是门限电压 进而可以求出上门限电 压和下门限电压以及门 限宽度
(三) 窗口比较电路
Uo “1”
UZ VS R1 UR1 RP UR2 R2 ui -1 +1 N2 # Uo2 -1 +1 N1 # Uo1 & Uo
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 峰值检波器
复位指令 u
O uo
t1
t2
t3
t
O
t1
t2
t3
t
图 8-33 峰值检波器特性
(1) 单向峰值检波器
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
us iL R2
可见，负载电流与输入电压成正比。
2. 电流-电压转换器
C RF ∞ － is Rs ＋ ＋ RP ＝Rs ∥RF uo
Uo=iSRf
图 8-20 电流-电压转换器
3. 压电转换
R＋ R R R － E ＋ R ∞ － ＋ ＋ uo ＋ －
U
E
O
UR2
UR1
ui
“0”
单方向多个阈值
2. 比较器的应用
(1) 波形变换
∞ － ＋ ui ＋ uo C R RL u′ VD uL
ui (b) O T uo (c) O t
t
u′ (d) O t uL (e) O T t
(a)
i=-CduC/dt
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
R1 VD 1 ∞ － ＋ ui － ＋ A1 VD 2 ＋ uc － ＋ C V R VD 3 C2 C1 － ＋ u ∞ A2 ＋
＋ uo －
图 8-34 单向峰值检波器
(2) 峰-峰值检波器
正向 峰值 检 波 器 加法 器 正向 峰值 检 波 器 uo
ui 反相 器
图 8-35 峰-峰值检波器组成方框图
i
RF i VD －E ∞
∑
－ ＋ ＋ uo
图 8-23 硅光电二极管放大电路
(2) 光电耦合电路
RF 光电耦合器件 Rs Ii Us R′ －E － LED Ic ＋ ＋ uo ∞
图 8-24 光电耦合放大电路
三 电压比较电路
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。
/ 0
(2) 一阶低通滤波器
CF RF Rf RP ∞ － ＋ ＋ Uo － －20 dB / 十倍频程 1 00 (b) 10 1 02 / 0 2 0 lg|Af |
dB 3 dB
＋ Ui －
0 1 0－ 2 1 0－ 1
(a)
图 8-37 (a) 电路； (b) 幅频特性
1 RF RF / R f U o ( j ) ZF 1 jCF Af ( j ) 1 U i ( j ) Rf 1 j ( / 0 ) RF R f jCF
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
Ic1 C1 RF 2 0 lg| Af | Rf I1 ＋ Ui － R1 Ua R2 I2 (a) ∞ － ＋ ＋ C2 ＋ Uo － － 4 0 d B十倍频程 / 0 1 0－ 3 1 0－ 2 1 0－ 1 (b) 1 00 1 01 1 02 1 3 dB dB 2 0 lg| Af m| 2
附加内容 信号调理电路
1 2 3 4 5 6 7 数据采集系统中信号调理电路作用 物理量变换电路 电压比较电路 相位计 峰值检波器 有源RC滤波器 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。
p n 1 2 2
ωp叫作峰值角频率或谐振角频率，它对应的最大幅值为
Afm Af ( p )
Af 2 1 2
(8-54)
当ξ=1/
2 时，式(8-52)变为
Af ( ) Af 1 n
4
幅频特性没有峰值。当ω=ωn时，有
1 Af (n ) Af 2
R1 R2
1 R1R2 1 R2 (1 Af ) 2 R1
/ 0
图 8-38 二阶低通滤波器 (a) 电路； (b) 幅频特性
U
Rf R f RF
Uo
1 U Ua jR2C2 U U 1 I1 (U i U a ) I 2 I c1 R1 I c1 jC1 (U a U o ) 1 I2 (U a U ) R2
按-3dB定义截止频率时，ξ=1/ 荡角频率ωn, 即
2 时的截止角频率ω0就是固有振
0 n
当ξ<1/
时，幅频特性有峰值，按规定截止角频率是幅频 2
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
0 n 2(1 2 2 )
ξ的大小也决定了峰值和起始值之差，由式(8-54)可得
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
Af ( ) Af ( j )
RF / RF 1 0
2
Af 1 0
2
f ( ) arctan 0
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