检测电路的设计

AU
1
R1 R2
3
9.1.1 放大电路（续）
AU
Rf R1
uO Rf iS
4
9.1.1 放大电路（续） 4、仪用放大电路
uO
R1 R2
(u2
u1)
R1 R2
uS
AU
uO uI1 uI 2
(1
2R1 ) Rg
5
9.1.2 滤波电路 1、 基本概念 通带增益A0 谐振频率f0、截至频率fp 频带宽度BW 品质因素Q、阻尼系数ξ
第9章 检测电路设计
9.1信号调理电路 9.2信号变换技术 9.3噪声及干扰抑制技术
2 学时
1
9.1信号调理电 5.路1.1 放大电路
1、 几个基本概念
等效电路 共模电压、差模电压（常模电压） 差模放大倍数、共模放大倍数 共模抑制比
2
9.Leabharlann Baidu.1 放大电路（续） 2、集成运算放大器
3、比例放大电路
2 2 uO (2 )2 uS 2 uS
(4) Z1 (1 )Z, Z2 (1 )Z, Z3 (1 )Z, Z4 Z
uO
3 2 2(2 )
uS
3
4
uS
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(5) Z1 (1 )Z, Z2 (1 )Z, Z3 (1 )Z, Z4 (1 )Z
R1R2C1C2
A0
1
Rf R0
8
9.1.2 滤波电路 （续） 3、 二阶RC有源低通滤波器
A()
1
j
A0
0
j
0
2
0
1 R2 R3C1C2
C2 R1R2 R2R3 R1R3
C1
R1 R2 R3
A0
R3 R1
9
5.1.3 调制与解调电路
ud um sin ct x sin ct 2
1 2
x
x 2
cos
2ct
10
9.2 信号变换技术 9.2.1 测量电桥 1、基本概念 特点：灵敏度高 线性好 测量范围宽 容易实现温度补偿 分类：直流电桥
电阻应变式测力 交流电桥 称重传感器
电感式、差动变压器式、 电容式传感器
11
uO
Z2 (Z1
Z4 Z2
Z1Z3 )(Z3 Z
4
)
uS
9.2.1 测量电桥（续）
噪声及干扰的危害：降低检测装置的分辨力和灵敏度，或引起放大器饱 和而进入非线性区，甚至使整个检测系统工作失常
抗干扰措施：
1、接地技术 2、屏蔽技术 3、平衡技术 4、调制解调技术 5、电源退耦、滤波技术 6、隔离技术 7、看门狗技术
21
9.3.1 干扰的传播途径 1、 静电耦合 2、 电磁耦合
22
9.3.1 干扰的传播途径（续） 3、 电磁辐射
4、 共阻抗耦合
23
9.3.2 屏蔽技术
24
9.2.3 接地技术
25
9.2.3 接地技术 （续）
26
6
9.1.2 滤波电路 （续） 2、 无源滤波器和有源滤波器
A()
1
1 j
(1
Rf ) R1
0
0
p
1 RC
A0
(1
Rf R1
)
7
9.1.2 滤波电路 （续） 3、 二阶RC有源低通滤波器
A()
1
j
A0
0
j
0
2
0
1 R1R2C1C2
R1C2 R2C2 R1C1(1 A0 )
uO uS
12
9.2.1 测量电桥（续） 2、电桥放大器
电源浮置的电桥放大器
uO
R1 Rf R1
2(2 ) uS
R1 Rf R1
4 uS
差分输入式电桥放大器
uO
1
2R1 R
2(2 )
uS
1
2R1 R
4
uS
13
9.2.2 电压－电流转换 为了减少长线传输过程中线路电阻和负载电阻的影响，可以将直流 电压变换成直流电流后进行传输。
17
9.2.4 模拟－数字转换（续） 3、逐次比较式A/D转换
18
9.2.4 模拟－数字转换（续） 3、逐次比较式A/D转换
19
9.2.4 模拟－数字转换（续） 4、增量调制型A/D转换
20
9.3 噪声及干扰抑制技术
噪声及干扰的来源：自然界的雷电、无线电发射装置发出的电磁波、生 产现场的电弧、高压发电、电火花加工产生的电磁 干扰、电源产生的工频干扰等
(1) Z1 (1 )Z, Z2 Z3 Z4 Z
uO
Z2 (Z1
Z4 Z2
Z1Z3 )(Z3 Z4
)
uS
2(2 ) uS
4
uS
( = 1)
(2) Z1 (1 )Z , Z2 (1 )Z, Z3 Z4 Z
uO
2
uS
(3) Z1 (1 )Z, Z3 (1 )Z, Z2 Z4 Z
信号制式：被测量电压→4～20mA。
iO
R2uI R1R f
14
9.2.3 电压－频率转换 电压－频率转换将模拟输入电压转换成与之成正比的振荡频率。可提 高信号传输的抗干扰能力，还可节省系统接口资源。
f uI RIREF t0
15
9.2.4 模拟－数字转换 1、采样与量化
16
9.2.4 模拟－数字转换（续） 2、双积分式A/D转换