基于运放的AD输入信号调理电路设计说明书

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调理电路与信号处理电路

集成运放的基本应用
反相放大器
RF R1
闭环增益：A VF＝－输入电阻：R i＝R 1 输出电阻：R O ≈ 0
平衡电阻：R P＝R 1 // RF
集成运放的基本应用
同相放大器
RF 闭环增益：A VF＝1+ R1 输入电阻：R i＝ric
VO Vi RP
RF R1
输出电阻：R O ≈ 0 平衡电阻：R P＝R 1 // RF
• 当4个桥臂的电阻值变化同号时，即
R1＋∆R1、 R2＋∆R2、 R3＋∆R3、 R4＋∆R4 且R1=R2=R3=R4>> ∆R
1 ∆R1 ∆R 2 ∆R 3 ∆R 4 eo = ( − + − )ex 4 R R R R
桥臂阻值变化对输出电压的影响规律
相邻两桥臂电阻变化引起的输出电压为两桥臂各阻值变化引起的电压之差；相对两桥臂电阻变化引起的输出电压为两桥臂各阻值变化引起的电压之和；和差特性的应用：连接导线的自动补偿。
集成运放的基本应用
弱信号检测放大器
R 1＝ R 2， R 3＝ R 4， R 5＝ R 6， R 7＝ R F A V D＝ VO R ＋R4 RF ＝ 1＋ 3 ＝4641 V 2－ V1 R R5
集成运放的基本应用
窗比较器
OP07管脚图
试验箱管脚定义
＋5V －12V ＋12V ＋5V －12V ＋12V
集成运放的基本应用
差动放大器
RF R3 RF VO = − V1 + 1 + V2 R1 R1 R2 + R3 当R1＝R 2，RF＝R3时为差动放大器，差模电压增益：A VD＝ VO R R ＝ F＝ 3 V2－V1 R1 R 2

信号AD变换实验指导书

《数字信号处理基础》实验指导书——信号的A/D变换一．实验目的1．熟悉在CCS集成开发环境中构建、调试一个工程的方法2．理解采样定理，掌握A/D转换的基本过程3．掌握VC5509A 片内AD 的控制方法二．实验设备1. PC兼容机一台，操作系统为WindowsXP2．ICETEK-VC5509-A 实验箱一台3．连接电缆一套4．示波器等仪器设备三．实验原理（1）TMS320VC5509A 模数转换模块特性：●带内置采样和保持的10 位模数转换模块ADC，最小转换时间为500ns,最大采样率为21.5kHz。

● 2 个模拟输入通道（AIN0—AIN1）。

●采样和保持获取时间窗口有单独的预定标控制。

（2）模数转换工作过程：●模数转换模块接到启动转换信号后，开始转换第一个通道的数据。

●经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入转换结果寄存器保存。

●转换结束，设置标志。

●等待下一个启动信号。

（3）模数转换的程序控制：模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。

一般采用中断方式启动转换或保存结果，这样在CPU 忙于其他工作时可以少占用处理时间。

设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。

由于TMS320VC5509A DSP 芯片内的A/D 转换精度是10 位的，转换结果的低10 位为所需数值，所以在保留时应注意将结果的高6 位去除，取出低10 位有效数字。

关于TMS320VC5509A DSP 芯片内的A/D 转换器的详细结构和控制方法，请参见文档spru568.pdf。

（4）实验程序流程图：四．实验步骤（1）连接设备：a)连接电源：打开实验箱，取出三相电源连接线，将电源线的一端插入实验箱外部左侧箱壁上的电源插孔中。

确认实验箱面板上电源总开关(位于实验箱底板左上角)处于“关”的位置（圆圈的一端按下为“关”的状态），连接电源线的另一端至 220V交流供电插座上，保证稳固连接。

信号调理电路

4000 3000 2000
F1 F0 F2
F N
振弦式传感器的特性曲线
24
线性化
4、有源线性化电路无源线性化的缺点是降低了灵敏度。有源线性化：运用运放、场效应管或晶体管等有源器件实现线性化。因运放有很高的增益、极高的输入阻抗、灵活多变的接法，可获得各种各样函数变换。原则上，任何敏感器件的变换特性都可以校正为足够好的直线特性。电路复杂、调整不便、成本较高。
光
I RP c
Rf
+

+ R2 uO
39
U o IRf
信号变换
注意：电流传感器输出的电流一般较小，特别是微弱信号的检测，必须分析运放失调电流和失调电压所带来的误差放大器。通常选用失调电流小、失调电压小、噪声低的运放。
40
信号变换
电流经过长距离导线传输的电流电压转换：
1K 输入
0~10mA
42
信号变换
纳安小电流电流-电压转换电路：
10K
Ii
+

+
+ -

+
uO 99K
1K
如输入电流：10nA，第一级输出10mV，第二级增益为 100，输出为1V，避免了采用大电阻。
43
信号变换
3、电压－频率转换
电压－频率转换：模拟输入电压转换成与之成正比振荡频率。
特点：具有良好的精确度、线性、积分输入等，电路简单、外围元件性能要求不高、环境适应能力强、转换速度不低于一般的双积分型AD器件，抗干扰，节省系统接口资源，可长距离传输，成本低，可逆。常用器件：TC9401，AD650
注意：两个电阻的稳定性直接影响电平调整效果作为传感器电路的负载希望电阻大些，作为后续电路的输入希望电阻小些，折中考虑大阻值（如MΩ）的电阻精度与噪声均较差常用于精度要求较低的场合，否则用有源调整电路

信号调理电路设计方案详解

宽带放大器的设计方案本设计由直流稳压电源、前置放大电路单元、增益控制部分、功率放大部分、单片机自动增益控制部分几个模块构成。

输入部分采用高速电压反馈型运放OPA642作跟随器提高输入阻抗，并且在不影响性能的条件下给输入部分加了保护电路。

使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。

同时利用可变增益宽带放大器AD603来提高增益和扩大AGC控制范围，通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度。

功率输出部分采用分立元件制作，提高了负载阻值以及输出有效值。

控制部分由51系列单片机、A/D、D/A和基准源组成。

整个系统通频带为1kHz～20MHz，最小增益0dB，最大增益80dB。

增益步进1dB，60dB以下预置增益与实际增益误差小于0.2dB。

不失真输出电压有效值达9.5V，输出4.5～5.5V时AGC控制范围为66dB，应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了设计的所有基本要求并做适当的发挥，使设计更完善。

1总体方案方案一：简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,图3.1为分立元件放大器电路图。

为了满足增益60dB的要求，可以采用多级放大电路实现。

对电路输出用二极管检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。

本方案由于大量采用分立元件，如三极管等，电路比较复杂，工作点难于调整，尤其增益的定量调节非常困难。

此外，由于采用多级放大，电路稳定性差，容易产生自激现象。

方案二：为了易于实现最大60dB增益的调节，可以采用D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。

又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D ／A转换芯片，其输出Vout=Dn×Vref/1024，其中Dn为10位数字量输入的二进制值，可满足1024挡增益调节，满足题目的精度要求。

它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点，故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。

AD与DA转换电路设计

中北大学课程设计说明书学生姓名:学号：10学院: 电子与计算机科学技术学院专业: 微电子科学与工程题目: A/D与D/A转换电路设计指导教师：谭秋林职称: 副教授2014 年 6 月 27 日目录1.课程设计目的 (2)2.课程设计内容和要求 (2)2.1设计内容 (2)2.2设计内容 (2)3.设计工作任务及工作量的要求 (2)4.总体设计方案 (2)4.1 AD/DA转换电路设计方案 (2)4.2 总体设计框图 (2)4.3 工作原理及硬件框图 (7)4.4 硬件电路原理图及仿真 (9)4.5 PCB版图设计 (12)5.课程设计总结 (12)6.参考文献 (12)1.课程设计目的（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；（2）学习使用PROTEL 软件绘制电路原理图及印刷板图；（3）掌握应用proteus 对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。

2.设计内容和要求（1）查阅熟悉相关芯片资料；（2）输入正弦波通过A/D 转换，把产生的数字信号通过LED 数码管显示；（3）使该数字信号再通过D/A 转换；（4）通过仿真比较输入的正弦波和输出的模拟信号；（5）利用PROTEL 绘制电路原理图和印刷板图，并利用proteus 软件仿真。

3．设计工作任务及工作量的要求（1）课程设计说明书；（2）电路原理图和印刷板图；（3）仿真图形和仿真结果。

4.总体设计方案4.1总体设计框图图1总体设计方框图4.2 AD/DA 转换电路设计方案利用单片机80C51做主控制器，采集正弦波，通过ADC0809转换器进行模数主控制器LED 显示单片机复位时钟振荡数字信号转换模拟信号转换示波器显示转换，利用单片机进行数据处理，然后将数字信号输出再通过LED数码管显示出来，再将转换的数字信号通过DAC0832转换器进行数模转换，然后将输出的模拟信号与输入的正弦波进行比较，从而完成AD/DA转换电路的设计。

信号调理电路

信号调理电路信号调理电路就是信号处理电路，把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。

是指利用内部的电路，如滤波器、转换器、放大器等来改变输入的讯号类型并输出。

在实际应用中工业信号有些是高压，过流，浪涌等，不能被系统正确识别，必须调整理清。

信号调理电路原理信号调理电路往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。

模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。

但是传感器信号不能直接转换为数字数据，因为传感器输出是相当小的电压、电流或变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。

调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器（ADC）的输入。

然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。

信号调理电路技术1.放大放大器提高输入信号电平以更好地匹配模拟－数字转换器（ADC）的范围，从而提高测量精度和灵敏度。

此外，使用放置在更接近信号源或转换器的外部信号调理装置，可以通过在信号被环境噪声影响之前提高信号电平来提高测量的信号－噪声比。

2.衰减衰减，即与放大相反的过程，在电压（即将被数字化的）超过数字化仪输入范围时是十分必要的。

这种形式的信号调理降低了输入信号的幅度，从而经调理的信号处于ADC范围之内。

衰减对于测量高电压是十分必要的。

3.隔离隔离的信号调理设备通过使用变压器、光或电容性的耦合技术，无需物理连接即可将信号从它的源传输至测量设备。

除了切断接地回路之外，隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压，从而既保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。

4.多路复用通过多路复用技术，一个测量系统可以不间断地将多路信号传输至一个单一的数字化仪，从而提供了一种节省成本的方式来极大地扩大系统通道数量。

多路复用对于任何高通道数的应用是十分必要的。

5.过滤滤波器在一定的频率范围内去处不希望的噪声。

基于运放的AD输入信号调理电路设计

2. 恒压补偿原理变送器电路 ⑴ 电路原理图
+12 +12 +12 104 104 D2 1N4148 R5 1K D3 1N4148 +5
AD592+ AD592R2 10K
V0
104 -12 VR1 5K R1 3K
104
R4 -12 39K
VR2 5K
100u
D1 3.3V
-12
R3 10K 104
二.放大与平移电路设计
1.运算放大器电流电压转换电路的平移方案运算放大器电流→电压转换电路的平移方案运算放大器电流 ⑴ AD592的恒流补偿电路的恒流补偿电路 +V i(uA)
273uA 恒流源 AD592
i2 i i1
-V
373 273
200 100
0
T(℃) ℃ i2 = 273uA i2 = 273uA
VR2
R
is i i1 i100
R
-V
V0 (V)
i2
5
V0
0
T(℃) ℃ 100
T = 100℃，i2= i100 - is=100uA，多种原因导致 V0≠5V ℃ ，解决方法：调整上的压降，解决方法：调整VR2，改变 i2 在VR2上的压降，使，上的压降 V0= 5V ---调“满度” 调满度”
三.设计注意事项
1. 滑动变阻器的使用电路中电阻的阻值需要调整的可以使用滑动变阻器。使用中滑动变阻器应串接电阻，使滑动变阻阻器。使用中滑动变阻器应串接电阻，器单位旋转角度的阻值变化尽量小，器单位旋转角度的阻值变化尽量小，以保证调整更精确，并减小各种因素对阻值稳定的影响。精确，并减小各种因素对阻值稳定的影响。 2. 稳压二极管的使用为了获得稳定的电压，为了获得稳定的电压，可以利用稳压二级管的反向击穿特性设计稳压电路。反向击穿特性设计稳压电路。使用中应注意稳压二极管只有通过一定的电流的情况下，极管只有通过一定的电流的情况下，才能获得稳定的电压，应正确计算限流电阻的阻值。的电压，应正确计算限流电阻的阻值。

信号调理电路说明

信号调理电路说明信号特征：肌电信号的特征为频率低，能量主要的集中频段为3~60HZ；幅度小，为uF级信号；人体阻抗环境下会不断变化，最高可达2MΩ，所以要求一级放大的输入阻抗非常高；在提取过程中伴有非常大的从人体引入的50HZ工频干扰，而且刚好在我们所需要分析的信号的频段内，这就对了我们的前级采集电路提出了很高的要求。

芯片选型：仪表放大器由于其内部精密匹配的电阻可以提供非常高的共模抑制比，且输入阻抗大，满足我们的要求，我们采用了TI公司的INA128及AD公司的AD8221两种芯片具体实现。

由于系统为锂电池供电，所以要求芯片必须有轨到轨输入输出，为精密运算放大器，具有低噪声和低失调电压，且最好可以满足低电压供电，我们验证后采用了TI公司的LMP7704四通道运放以满足我们系统要求。

1、一级差模放大及共模抑制由于需要非常高的共模抑制以降低50HZ工频共模信号的干扰，且需要将双端输入转为单端输出，由于仪表放大器可以很好的满足上述两个要求，我们一级放大器拟采用仪表放大。

我们实际实验了两种方案，一种是TI公司的INA128，一种是AD公司的AD8221，验证后发现，AD8221在使用的过程中稳定性更高，效果更显著，所以我们采用AD8221仪表放大作为我们的一级放大电路，如图1.3.1所示。

图1.3.12、二级仪表放大由于一级放大之后低频噪声仍十分明显，我们的二级放大依旧采用仪表放大。

我们需要的信号为交流信号，在两级之间需要隔直电路，实际验证之后发现隔直电路之后INA128的效果较AD8221效果更好，所以采用INA128作为我们的二级放大，如图1.3.2所示。

图1.3.23、直流偏置调节电路由于采集到的信号为交流信号，经放大、滤波、降噪后直接输入到AD采集，但AD不能采集负电压信号，所以我们需要给信号提供合适的直流偏置以满足AD的要求。

由于AD采集的电压范围为0~3.3V，所以我们提供的直流偏置大概为1.6V左右，通过加法器实现，如图1.3.3所示。

信号调理电路参数、adc采集频率、位数等参数。

信号调理电路参数、ADC采集频率、位数等参数在数字信号处理中扮演着重要的角色，对于数字信号的准确采集和处理起着至关重要的作用。

在本文中，我将从简到繁，由浅入深地探讨这些参数对数字信号处理的影响，帮助您更深入地理解这一主题。

一、信号调理电路参数1. 信号调理电路的增益信号调理电路中的增益是指输入信号与输出信号之间的比值。

增益的大小直接影响着信号的灵敏度和分辨率。

当增益过大时，会导致信号失真，影响ADC采集的准确性；而增益过小则会导致信号被噪音淹没，使得信噪比过低。

在设计信号调理电路时，需要根据具体的应用场景来合理设定增益。

2. 滤波器的设计滤波器在信号调理电路中起着关键作用，能够滤除掉频谱中不需要的成分，提高信号的质量。

根据信号的特点，可以选择不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器等，来达到所需的信号处理效果。

3. 输入输出阻抗匹配为了最大限度地减小信号源和信号采集器之间的失配带来的误差和失真，需要在信号调理电路中进行输入输出阻抗的匹配。

这样可以有效地提高信号的传输效率，并减小信号的失真程度。

二、ADC采集频率1. 采样定理根据采样定理，信号的采样频率至少要是信号本身最高频率的两倍，才能够准确地还原原始信号。

在确定ADC的采集频率时，需要考虑被采集信号的频率范围，以及信号中所包含的有效信息。

2. 信号失真当采集频率过低时，会导致信号失真，从而影响信号的准确性。

需要根据具体应用需求来合理地设置ADC的采集频率，以充分保留信号的信息。

三、位数1. 位数与分辨率ADC的位数决定了其分辨率，位数越高，分辨率越高，可以更精细地表示被采集信号的大小。

在应用中，需要根据被采集信号的范围和精度要求来选择合适的位数。

2. 位数与存储空间位数的增加会导致采集数据的存储空间增大，因此需要在存储介质有限的情况下，权衡位数和存储空间之间的关系，以确保数据能够被有效地存储和处理。

总结回顾：在数字信号处理中，信号调理电路参数、ADC采集频率、位数等参数的合理设置对于数字信号的准确采集和处理至关重要。

ADL5565差分放大器与AD9467 ADC接口电路设计说明书

为窄带、高中频、16位、250 MSPS 接收机前端设计带通滤波器的谐振匹配方法评估和设计支持设计和整合文件原理图、布局文件、物料清单电路功能与优势图1所示的电路是一款16位、250 MSPS 、窄带、高中频接收机前端，其中在ADL5565差分放大器与AD9467 ADC 之间提供最佳接口。

AD9467是一款缓冲输入16位、200 MSPS 或250 MSPS ADC ，具有约75.5 dBFS 的SNR 性能和介于95 dBFS 与98 dBFS 之间的SFDR 性能。

由于具有高输入带宽、低失真和高输出线性度，ADL5565差分放大器适合驱动中频采样ADC 。

本电路笔记介绍了如何设计接口电路和抗混叠滤波器才能在保持高性能的同时确保最低信号损耗的系统化过程。

使用谐振匹配方法来设计最平坦的巴特沃兹四阶带通滤波器，中心频率为200 MHz 。

电路描述使用差分放大器来驱动高速ADC 的优势包括信号增益、隔离和ADC 与源阻抗匹配。

ADL5565允许6 dB 、12 dB 或 15.5 dB 的引脚绑定增益调整。

或者，通过对输入应用两个外部电阻，可在0 dB 至15.5 dB 范围内实现更精细的增益步进。

此外，ADL5565具有高输出线性度、低失真、低噪声和宽输入带宽。

3 dB 带宽为6 GHz ，0.1 dB 平坦度为1 GHz 。

ADL5565能实现大于50 dB 的输出三阶交调截点(OIP3)。

10560-001图1. 使用ADL5565差分放大器和AD9467 ADC 完成窄带高中频应用的谐振滤波器设计电路笔记Rev.0Circuits from the Lab™ circuits from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page)One Technology Way, P .O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 /zh Fax: 781.461.3113 ©2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved.为实现ADL5565和AD9467必须提供的最佳性能水平，必须严格遵循各数据手册中指定的设计原则。

信号调理电路

1．信号调理电路信号调理电路是接口板的重要组成部分，信号精度决定了系统控制性能的优劣。

如果直接采用DSP2812的采样模块进行设计存在以下缺点：只能接收0~3V 的单极性信号输入，对于交流信号需要另外设计限幅抬压电路；同一排序器内各通道串扰严重；12位的转换精度难以满足高性能系统的要求。

综合考虑后，本文选用合众达的DSP2812M电力应用控制板，其AD输入范围为-10V至+10V，12路16位高精度外扩A/D模块能够很好满足用户对采样的需求。

为了最大程度地让信号无失真地进行传输，我们采用的传感器均为电流型，下图为接口电路板上的信号调理电路图。

为了最大限度利用控制板采样电压为正负10V，电流信号由取样电阻转换成电压信号后，经过稳压管（保证输入电压小于10V，保护AD芯片），再加一级运放将电压信号放大至10V后，输入2812控制板，这样既能很好利用开发板也能提高采样精度和准确度。

a）负载电流取样电路原理图b）APF输出电流取样电路原理图c）APF直流侧电压取样电路原理图反向比例运算放大电路放大倍数A=120/1/R R u u i +=RC 滤波电路的时间常数τ=RC=10k ⨯0.1⨯10-6=1ms 。

2．保护电路系统工作过程中，由于外部原因造成逆变模块直流侧电压的抬高甚至电压的飙升，进而影响到系统的补偿性能，甚至危及系统的安全。

同时，如果逆变器的输出补偿电流大于所要补偿的电流值造成过补，也会对整个系统的补偿性能和安全带来危害。

为确保上述状况发生后装置的安全，设置了大功率逆变模块过压过流保护电路，其原理图如图4.13所示a ）直流侧电压过压保护检测电路b ）APF 输出电流过流保护检测电路图4.13 保护电路原理图电压电流信号经电流传感器和电压传感器及取样电路一并转化为输入信号在-10V 到+10V 的电压信号，考虑到采用有效值芯片的成本较高，该论文选择使用整流电路将传感器检测的三路APF 电流信号进行整流后变换成一直流电压信号，后端接一大电容平波，再与LM393比较器芯片进行比较，如果任何一路电流、电压值超过安全设定则保护电路驱动继电器跳闸。

信号调理电路

摘要信号调理简单的说就是将待测信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号。

是指利用内部的电路(如滤波器、转换器、放大器等…)来改变输入的讯号类型并输出之。

把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。

但由于传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字信号之前必须进行调理。

调理就是放大，缓冲或定标模拟信号等。

信号调理将把数据采集设备转换成一套完整的数据采集系统，这是通过直接连接到广泛的传感器和信号类型来实现的。

信号调理简单的说就是将待测信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号。

若信号很小，则要经过放大将信号调理到采集卡能够识别的范围，若信号干扰较大，就要考虑采集之前作滤波了。

关键词：放大器，传感器，滤波，信号采集1设计任务描述1.1设计题目：信号调理电路1.2设计要求1.2.1设计目的（1）掌握传感器信号调理电路的构成，原理与设计方法（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法1.2.2基本要求（1）输出幅度在0-3V，线性反应输入信号的幅值（2）信号的频率范围在50Hz-10KHz（3）匹配的信号源一般复读在100mv，内阻10KΩ左右（4）匹配的负载在100kΩ左右，信号传输的损失尽量小1.2.3发挥部分（1）超出上下限的保护电路及指示（2）电桥信号采集（3）其他2设计思路这次我们小组课程设计的题目是信号调理电路。

信号调理往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。

在初始阶段用一个电压跟随器来发出信号，利用一个电桥收集信号并发出差分电压，选择放大器与传感器正确接口，使放大器与传感器特性匹配，测量应变片传感器通常要通过桥网络，用高精度和非常低漂移(随温度)的精密电压基准驱动放大器A1。

这可为桥提供非常精确、稳定的激励源。

因为共模电压大约为激励电压的一半，所以被测信号仅仅是桥臂之间小的差分电压。

AD信号处理实验指导书(精编资料).docx

小信号处理实验指导书目录目录 (2)前言信号处理实验简介 (3)实验一离散信号的时域运算与变换 (5)实验二因果离散线性系统的时域分析.............................. 错谋！未定义书签。

实验三DFT变换的性质及应用.................................. 错谋！未定义书签。

实验四数字低通巴特沃斯滤波器的设计........................... 错误！未定义书签。

实验五窗函数设计FIR滤波器 .................................. 错误！未定义书签。

实验六基于FFT的图象压缩与放大............................ 错误！未定义书签。

附录. (10)附录1 : MATLAB编程及绘图方法 (10)附录2： MATLAB矩阵及矩阵的运算 (17)前言信号处理实验简介对于一个信号处理系统来说，可以将流程分为三个阶段，首先是定义输入序列，第二是对输入的序列进行运算，第三是保存输出序列，并显示结果。

一、实验课程任务与要求1・实验目的信号处理实验教学是为了将学生的计算机操作能力、分析能力、软件设计能力与应用实践结合起來，引导学生由浅入深地掌握信号处理理论与开发工具, 具备实际应用的信号处理软件开发与制作基础。

2. 实验基本要求（以软件设计为主要表现形式）（1）上机前应准备好实验的程序设计算法描述与关键分析内容; （2）准备好程序测试数据和设备操作步骤，上机调试、运行；（3）完成每个实验后进行数据与程序对比分析；（4）递交实验结果的可执行程序、源程序并演示实验结果；（5）写出实验报告，二、实验学时安排1. 实验一：离散信号的时域运算与变换2. 实验二：因果离散线性系统的时域分析3. 实验三：DFT 变换的性质及应用4. 实验四：数字低通巴特沃斯滤波器的设计（2学时）5. 实验五：窗函数设计FIR 滤波器（2学吋）三、实验报告格式实验报告姓名： _________________ 学号: 实验题目：实验目的：实验内容: 实验地点：（2学时）（2学时）6.实验六：基于FFT 的图象压缩与放大（2学时）_______________ 实验日期： _________________实验结果：(包扌舌列出实验编写的所苗文件及各项实验结果的曲线，并加注必要的说明)结果分析：总结：四、实验考核(1)实验预习报告;(2)实验签到；(3)上机实际操作;(4)实验设计报告;五、实验仪器设备要求(1)有快速的较高性能微机和较大内存与硬盘的设备;(2)设备数量能适应学生人数；(3)有Matlab程序设计环境;六、教材及参考书1.张志勇等.精通MATLAB6.5.北京航空航天大学岀版社.2003年3月2.邹鲍等.MATLAB6.X信号处理.清华大学出版社.2002年5月3•陈怀琛等.MATLAB及在电子信息课程中的应用•电子工业出版社.20024.程佩清•数字信号处理教程[M].清华大学出版社.2003实验一离散信号的时域运算与变换1.熟悉MATLAB编程特点2.了解离散序列的延迟、相加、相乘及平移、反折、及倒相变换< --------------------------- X实验内容，1.设计一个实现序列移位的函数将序列x(n)= {1,2,3,4,0,7},其中n=0： 5的每一个样本都移动3个周期, 移位后的序歹!j y(n)=x(n-3)2.序列的奇偶分解将序列x(n)= {0丄2,3,4,3,2,1,0},其中n=-3： 5进行奇偶分解x(n)=耳0) +兀。

德州仪器ADS1231 24 位模数转换器 (ADC) 数据手册说明书

VREFP VREFN CAPDVDDGND AINP AINNAVDDSWCAPCLKINADS1231ZHCS312D –JULY 2009–REVISED OCTOBER 2013用于桥式传感器的24位模数转换器查询样片:ADS1231特性说明•针对桥式传感器的完整前端ADS1231是一款精密24位模数转换器(ADC)。

借助于板载低噪声放大器和振荡器，精密型三阶24位ΔΣ•内部放大器，128增益调制器以及桥式电源开关，ADS1231为包括衡器、应•内部振荡器力计和测压元件在内的桥式传感器应用提供一个完整的•针对桥式传感器的低侧电源开关前端解决方案。

•低噪声：35nVrms•可选数据速率：10SPS 或80SPS 此噪声放大器具有128的增益，从而支持±19.5mV 的•10SPS 时，同时50Hz 和60Hz 抑制满量程差分输入。

此ΔΣADC 具有24位分辨率，并•输入电磁干扰(EMI)滤波器且包含一个三阶调制器和四阶数字滤波器。

支持两个•针对比例式测量的高达5V 的外部电压基准数据速率：10SPS （具有50Hz 和60Hz 抑制）以及•简单、引脚驱动控制80SPS 。

ADS1231可被置于低功耗待机模式，或者在•两线制串行数字接口断电模式中完全关闭。

•电源范围：3V 至5.3VADS1231由专用引脚控制；没有编程用的数字寄存•封装：小外形尺寸集成电路(SOIC)-16器。

数据通过直接接至MSP430或其它微控制器的一•温度范围：-40°C 至+85°C个易于隔离的串行接口输出。

应用范围ADS1231采用小外形尺寸(SO)-16封装，额定温度范•衡器围-40°C 至+85°C 。

•应力计•测压元件•工业过程控制Please be aware that an important notice concerning availability,standard warranty,and use in critical applications of Texas Instruments semiconductor products and disclaimers thereto appears at the end of this data sheet.All trademarks are the property of their respective owners.ADS1231ZHCS312D–JULY2009–REVISED This integrated circuit can be damaged by ESD.Texas Instruments recommends that all integrated circuits be handled withappropriate precautions.Failure to observe proper handling and installation procedures can cause damage.ESD damage can range from subtle performance degradation to complete device failure.Precision integrated circuits may be more susceptible to damage because very small parametric changes could cause the device not to meet its published specifications.ORDERING INFORMATIONFor the most current package and ordering information,see the Package Option Addendum at the end of this document,or visit the device product folder at .ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS(1)Over operating free-air temperature range,unless otherwise noted.ADS1231UNIT AVDD to GND–0.3to+6VDVDD to GND–0.3to+6V100,momentary mAInput current10,continuous mA Analog input voltage to GND–0.3to AVDD+0.3VDigital input voltage to GND–0.3to DVDD+0.3VHuman body model(HBM)±2000V JEDEC standard22,test method A114-C.01,all pinsESD(2)Charged device model(CDM)±500V JEDEC standard22,test method C101,all pinsMaximum junction temperature+150°C Operating temperature range–40to+85°C Storage temperature range–60to+150°C(1)Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device.These are stress ratingsonly,and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated is not implied.Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.(2)CAUTION:ESD sensitive device.Precaution should be used when handling the device in order to prevent permanent damage. THERMAL INFORMATIONADS1231THERMAL METRIC(1)SOIC(D)UNITS16PINSθJA Junction-to-ambient thermal resistance79.5θJCtop Junction-to-case(top)thermal resistance37.5θJB Junction-to-board thermal resistance37.1°C/WψJT Junction-to-top characterization parameter 5.6ψJB Junction-to-board characterization parameter36.7θJCbot Junction-to-case(bottom)thermal resistance n/a(1)有关传统和全新热度量的更多信息，请参阅IC封装热度量应用报告（文献号：ZHCA543）。

ad信号幅度补偿逻辑_理论说明以及概述

ad信号幅度补偿逻辑理论说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在介绍AD信号幅度补偿逻辑的理论说明以及概述。

AD信号幅度补偿逻辑是一种用于提高模拟-数字转换器（ADC）性能的技术。

通过在信号采集前对输入信号进行幅度补偿，该技术可以有效地消除由于ADC非线性导致的动态范围损失和失真问题。

1.2 文章结构本文主要分为四个部分：引言、AD信号幅度补偿逻辑理论说明、AD信号幅度补偿逻辑概述以及结论。

以下将对每个部分的内容进行详细描述。

1.3 目的本文旨在介绍AD信号幅度补偿逻辑的原理、算法、应用场景以及优势，并展示其在实际应用中的表现和性能评估结果。

同时，文章将总结主要观点和研究成果，并探讨未来发展方向和可能的应用领域，以期为相关研究和工程领域提供有益参考。

以上是“1. 引言”部分内容的详细描述，请依据此内容进行撰写。

2. AD信号幅度补偿逻辑理论说明：2.1 AD信号幅度补偿原理AD信号幅度补偿是一种用于恢复被失真的模拟信号幅度的技术。

在数模转换器（ADC）应用中，由于电路非线性、温度等因素的影响，输入信号可能会被压缩或展宽，导致采样结果产生误差。

为了减小这种误差并提高系统性能，需要对AD信号进行幅度补偿。

AD信号幅度补偿的原理基于估计和校正两个步骤。

首先，通过采集样本数据来估计AD转换器当前的失真程度。

这些样本数据可以通过测试仪器或自校验电路获取。

然后，在获取到失真程度信息后，利用校正算法对ADC输出数据进行修正，使其重新回复到与输入信号成比例的幅度。

2.2 AD信号幅度补偿算法常见的AD信号幅度补偿算法包括两点线性插值、多项式插值和曲线拟合等方法。

- 两点线性插值方法：该方法通过选取两个已知输入输出对，并根据线性插值公式来估计其他未知输入输出对的幅度补偿值。

这种方法简单快速，但对于复杂的非线性失真情况效果不佳。

- 多项式插值方法：该方法通过使用多项式函数来建模非线性失真，并利用已知输入输出对拟合出一个适当的多项式曲线。

集成运放与调理电路分析

运放性能指标-增益
1. 差模电压增益-A0d
—放大器在开环时输出直流电压增量与输入直流差模电压增量之比，通常以dB表示：A0=20lg△Uo/△UI(dB)
理想情况 Ao 为无穷大；实际情况 Ao为 100 ~ 140 dB。
2. 共模抑制比-CMRR 运算放大器的差模电压增益与共模电压增益之比，即为共模抑制比。 CMRR一般用dB来表示。
反相和同相放大电路：输入电压信号必须是单端信号（ single-ended）, 不能差分输入
集成运放本身的输入电阻很高（通常在109以上），但与外部电阻构成放大电路后，该电路的输入电阻需具体分析。
Null Offset调零：用于调节输入失调。即当输入Vi为零而输出不为零时，通过调节该可调电阻，使输出为零。这是一种静态调零，动态漂移无法调节。
用通用运放构成差分放大电路
改进:可以放大差分信号中的Vid(差模信号),并输出单端信号(容易与后续电路搭配). 不足:输入阻抗 (R1+Rf)低,要求信号源内阻远小于(R1+Rf),不是任何时候都能满足.
理解差模信号Vid和共模信号Vic和公共端.
Rf R1 Vid • Vic R1 Rf • •
斩波稳零运放
特点：动态补偿输入失调，例如ICL7650
图6-11 ICL7650集成运放 a）引脚功能 b）典型接法
ICL7650工作原理
1、工作过程分两个阶段 • 开关Ａ和Ｂ导通，/Ａ和Ｃ断开， NULL运放检测自己的失调电压，调节CEXTA的补偿电压． • 开关Ａ和Ｂ断开，/Ａ和Ｃ断开， NULL运放检测MAIN运放的失调电压，调节CEXTB的补偿电压． 2. 调节过程损失响应速度，适合直流和低频信号的放大。

基于运放的AD输入信号调理电路设计

阻
•R3 取
•平移电路 — 抵3K消 0℃ 取样电压
•电阻R4 VR1 3.3V (2.73V/10K) 12.1K
•R4 取 10K，VR1 取 5K
•增益控制电路 — 控制输出满度电压为
5V •满度输入电压为2.73V 3.73V 1.00V
•电阻R5 VR2 (5V 1V)10K 50K
R1 1 0K
•AD592-
-1 2
1 04
R6
4 7K
-1 2
1 04 -1 2
+5
D2 1 N41 4 8 R7 1K
D3 1 N41 4 8
•V0
•⑵ 电路参数计算
•稳压电路 — 为恒流补偿电路提供稳定的电压
•稳压二极管 D1 工作电流取 3mA
•限流电 R3 (12V 3.3V) 3mA 2.9K
+V
•R1 •i 2 •i
•i
1
-V
•50K
•V2 •V1
•R
•V1=V2=0 •i2= +V/R1 = 273uA •i = i1- i2=i1- 273uA
•V0 (V)
5
•V0
•i(uA)
0
100
•Vo=50×(i1- 273)×10-3
•i1 = 273uA(0℃) •i1 = 373uA (100℃)
•R5 取 47K，VR2 取
10K
•三.设计注意事项
•1. 滑动变阻器的使用 • 电路中电阻的阻值需要调整的可以使用滑动变阻器。使用中滑动变阻器应串接电阻，使滑动变阻器单位旋转角度的阻值变化尽量小，以保证调整更精确，并减小各种因素对阻值稳定的影响。
•2. 稳压二极管的使用 • 为了获得稳定的电压，可以利用稳压二级管的反向击穿特性设计稳压电路。使用中应注意稳压二极管只有通过一定的电流的情况下，才能获得稳定的电压，应正确计算限流电阻的阻值。