第六章 模拟信号调理电路1
信号调理电路
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
第6章 信号转换电路剖析
6.1 模拟开关
■ 主要参数
导通电阻Ron：开关闭合时的电阻； 截止电阻Roff：开关关断时的电阻，主要由漏电引起； 延迟时间：控制信号改变时对应产生的输出延迟时间。
■ 开关电路类型
增强型MOSFFT开关电路：N沟道增强型和CMOS 型； 集成模拟开关电路：在同一芯片上集成多个CMOS开关； 多路模拟开关电路：由地址译码器和多路模拟开关组成。
DB11-0
REF IN
CS R/C
REF OUT UCC
BIP AGND OFFSET
UEE
+5V
+12V 0.1µF 0.1µF
-12V
AD674的转换状态信号STS经非门接到AD781采样保持的 控制端。在CS=“0”,R/C=“0”时启动转换器转换。R/C=“0”使 STS=“1”，经非门S/H=“0”，AD781进入保持状态。当AD674 转换结束，STS=“0”使S/H=“1”，AD781进入采样状态。
C
uo
Uc
■ 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。
6.2 采样保持电路
元件性能要求
■ 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流 小，极间电容小和切换速度快。
■ 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻 大的电容。
■ 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转 换速率（上升速率）大的运算放大器，输入运 放还应具有大的输出电流。
6.2 采样保持电路
6.2.1 基本原理
当控制信号Uc=“1” 时，S接通，ui向C充电，
ui
输出跟踪模拟输入信号
变化——采样阶段。
( uo=uc=ui )
信号调理电路.
V IN -
+
R2
A1
-
放大
输入 信号
RG (外接)
R 1
的差
R 1
值
RS
(外接)
A3
V O UT
负载
R2
RS
A2
V IN+
外接地
(a) 经典的前置放大器
电路结构： 对称输入级，由运放A1、A2组成 差动输出级，由运放A3组成
对称输入级对共模干扰信号具有很强的抑制能力 差动输出级将电路双端输入方式变换成单端对地输出方式
理想运放分析要点: 假设运放为理想运放，输入阻抗无穷大、开环放大倍数为无穷 大、输出阻抗为零，不计偏置电流和失调电压。
（1）虚断 （2）虚短 测量常用运放：
OPO7 uA741 LM324 LM358 等
放大电路关键器件-运算放大器
实际运放的设计指标考虑: (1) 输入失调电压 (2) 输入偏置电流
四. 隔离放大器
隔离放大电路定义 隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没
有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共 的接地端。
隔离放大器的应用于场合
隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系 统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程控 制系统等）中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能 力传送信号。它对消除来自大地回路的各种干扰和噪声具 有积极的作用。
C1：隔直电容 R3 ：C1的放电回路
R2
R1 ui N1
R3
(3) 交流电压跟随电路
R2
同相放大电路的特例
为减小失调电流，R3= R2
ui C1
-∞ +
uo
+ N1
手持数字存储示波表模拟信号调理电路的设计
摘 要 ： 持 数 字存 储 示 波表 在 野 外 和 现 场 测 试 中应 用广 泛 ， 波表 模 拟 信 号 调 理 单 元 关 系到 示 波表 带 宽 和 垂 直 测 量 手 示 精 度 。是 示 波 表 的 关键 电路 单 元 。 基 于 无 源 衰 减 网 络 、 Ｘ Ｍ 公 司 ＭＡ ４ ３ 、 Ａ ４ １ ＭＡ Ｉ Ｘ ５ ４ Ｍ Ｘ ５ ８多路 复 用 器 以及 Ｅ ５ ６ 、 Ｌ １０ Ｍ Ｘ ０ ２低 功 耗 、 Ａ ４１ 高速 宽 带运 算放 大 器 ， 出数 字存 储 示 波 表 模 拟 信 号 调 理 单元 的 完 整 设 计 方案 。 该 方 案 具 有 可程 给 控 、 备 故 障保 护功 能 、 高 电压 输 入 、 直 通 道 测 量 误 差 小 于 ｌ 电路 带 宽 可 达 １０ＭＨ 、 路 简单 等 特 点 ， 有很 具 耐 垂 ％、 ０ ｚ电 具
ｃ ｎ ｉ ｏ ｉ ｇ ｕ ｉ ｉ ｃｏ ｅｙ ｒ ｌｔ ｄ ｔ ｔ ａ ｄ ｉ ｔ ｎ ｅｔ ａ ａ ｕ ｍｅ ｔ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｈ ｓ ｉ ａ ｋ ｙ ｕ ｉ ｏ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｎ ｔ ｓ ｌｓ ｌ ｅａｅ ｏ ｉ ｂ ｎ ｗ ｄ ｈ ａ ｄ ｖ ｒｉ ｌ ｍｅ ｓ ｒ ｉ ｓ ｃ ｅ ｎ ｃ ｕａ ｙ ａ ｄ ｔｕ ｓ ｅ ｎｔ ｆｔｅ
ｐ ｇａ ｏ ｒ ｒ ｍｍａ ｌ ｍｐ ｉ ｅ ｂｅａ ｌ ｒ ｉ ｆ
第六章 模拟信号数字传输
6.1 引言
6.2 抽样定理
6.3 脉冲振幅调制 6.4 模拟信号的量化
6.5 脉冲编码调制 6.6 PCM系统的抗噪声性能
6.7 增量调制系统
6.8 时分复用
6.1 引 言
一、模拟信号数字传输方框图 模拟信息源 抽样、量化 和编码 数字 通信系统 译码和 低通滤波
m(t )
f （2）考虑到实际滤波器可能实现的特性，s要选得大一些，
一般 f s =(2.5-3) f h 。例如：语音信号的抽样频率为 8000KHz。 （3）在实际应用时可以在f(t)输入端，加一个带限的低通 滤波器滤除 f h 以上的频率成分。
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二.带通抽样定理 设带通信号的最高和最低频率分别为 f H 和 f L ，信号的带 宽 B f H f L ，其频谱函数为 F ( ) ，根据低通抽样定理应 取 f s 2 f H ，则可得 f s 2 f H 时 Fs ( ) 的频谱函数如图所示
fs 从 2B 4B f s 从 2 B 3B
1 2 B 2 B 1 则 fs 从 n
2B n＝ 1 n＝ 2 n＝ 3 2B 3B n＝ 4 4B n＝ 5 5B n＝ 6 6B n＝ 7 7B ?
O
B
8B
fL
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抽样定理
6.3 脉冲振幅调制 ------抽样定理实际应用
S0 Nq
S0 E[m 2 ] （1）计算方法：N E[(m m ) 2 ] q q
设模拟信号m(t)是均值为零，概率密度为f(x)的平稳随机 过程，则：
mi 2 m m ( x m ) f ( x)dx Nq E mi1 x qi f ( x)dx g q a i 1 2 b 2 M
第六章 调幅信号的解调
第一节
一、调幅解调电路的功能
概 述
调幅解调电路的功能是从调幅波中不失真地解调出原调制信号。通常将调幅解调 电路称为振幅检波器。
（一）输入输出波形表示形式 1.图6-1（a）是输入为高频等幅波 时，检波电路输出为直流电压。 2.图6-1（b）是输入为正弦调制的 普通调幅波时，检波器输出电压为 正弦波。 3.图6-1（c）是输入为脉冲调制的 调幅波时，检波器输出电压为脉冲 波。
3.惰性失真 (1)产生原因：RC过大，放电太慢。 t1～t2、t3～t4、t5～t6为二极管截 止，电容C通过R放电。当RC过 大时，放电很慢，t5～t6时间内 ，输出电压高于输入电压，二极 管截止。这样就产生了失真。
图6-9 惰性失真
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第二节 二极管大信号包络检波器
（2）不产生惰性失真的条件
图6-1检波器输入输出波形
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第一节
（二）输入与输出频谱表示形式
概 述
1.图6-2（a）输入为高频等幅波时，输入频谱 为 ωi ，输出为直流。 2.图6-2（b）输入为普通调幅波时，输入频谱 ω 为 ωi 、 i ± Ω ，输出为频谱 Ω 。 3.图6-2（c）输入为双边带调幅波时，输入频 谱为 ωi ± Ω，输出为频谱 Ω 。 4.图6-2（d）输入为单边带调幅波时，输入频 谱为 ωi + Ω ，输出为频谱 Ω 。 5.对于图（a）和图（b）只要通过具有二次 方特性的非线性器件进行频率变换产生新 的频率，经低通滤波器可取出所需解调的 信号。图（a）输出直流，图（b）输出 Ω 。 6.图（c）和图（d）由于输入信号中不含有 的频率，不能用图（b）的方式直接得到 Ω 分量，而是需外加一个本地载频信号 ω i ，对 具有相乘作用的非线性器件进行频率变换， 经低通滤波器取出 Ω 。
电子线路基础课件第6章模拟集成电路原理及其应用
号相反，即
ui
iB1
iB2
Rs
2 hie
输入电压的增量为
ui ui1ui22iB1(Rshie) uo uC1uC2 2hfeRCiB1
第6章 模拟集成电路原理及其应用
由于输出电压取自两管集电极之间，输出端任一端均不 接地，这种输出形式称作双端输出。于是差动放大器双端输出 电压放大倍数为
Auduuoi
图中REE为射极耦合电阻，假设电路完全对称，则两管的 静态工作电流为
IE1
IE2
EE UBE
Rs
1
2REE
通常，［Rs/(1+β)］<< 2REE， 故有
IE1
IE2
EE 0.7 2REE
第6章 模拟集成电路原理及其应用
1) REE
差模信号：输入信号为Δui1=-Δui2, 即两管输入信号大小相 等、相位相反，我们把这样一对信号称为差模输入信号，记 为Δuid。
ui1
ui＋ 2－ ＋
ui 2－
ui2
Rs iB1 hie
hfe iB1
Rs hie
hfe iB2
Rid
iB2
图 6-4 差动放大器增量等效电路
uC1 ＋ RC
uo
RC － uC2
Ro
第6章 模拟集成电路原理及其应用
1) 电压放大倍数Aud 由图6-4不难看出，两管的基极电流增量大小相等、符
第6章 模拟集成电路原理及其应用
6.2 直流信号的放大
1. 级与级之间的直流工作状态互相影响
RB1 RC1
Rs V1
RC2
V2 RE1
＋EC RC3
＋
V3 RE2
Uo －
信号调理电路的原理、功能
什么是信号调理？信号调理电路的原理，信号调理模块的功能[导读] 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。
信号调理电路原理信号调理电路往往是把来自的模拟信号变换为用于、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。
3.2 模拟信号的调理
2.2 模拟量输入通道传感器输出的信号不可避免地包含杂波信号，幅度也不一定适合直接进行模数（A/D）转换，需要将传感器输出的信号进行调理，完成滤波、幅度变换等调理功能的电路称为信号调理电路，一般由放大器、滤波器等组成。
调理后的信号经采样/保持电路和模数转换电路转移为数字信号后可送入微处理器进行处理。
将实际存在的电压、电流、声音、图像、温度、压力等连续变化的模拟信号进行放大、滤波、调理等处理，将其转换成计算机能接收的逻辑信号的电路称为模拟量输入通道。
从被转换模拟信号的数量及要求看，模拟量输入通道有单通道结构和多通道结构两种。
1、单通道结构当被测信号只有一路时采用单通道结构。
图2-2所示为带采样/保持器（S/H）的单通道结构，常用于频率较高的模拟信号的A/D转换。
传感器输出的信号进入信号调理电路进行滤波、放大等处理后，通过采样/保持器送入A/D转换器，转换为数字信号后进入CPU。
当被转换信号为直流或低频模拟信号时，可将图2-2中的S/H部分去掉。
图2-2 单通道结构2、多通道结构当被测信号有多路时采用多通道结构。
多通道结构分为并行结构和共享结构。
（1）多通道并行结构如图2-3所示，每个通道都带S/H和A/D转换器。
信号调理电路输出的模拟信号A1～An分别进入彼此独立的通道，各通道的S/H和A/D转换器可同步进行，即各通道可同时进行转换，常用于模拟信号频率很高且各路必须同步采样的高转移速率系统。
该结构的优点是速度快，缺点是成本高、体积与功耗大。
图2-3 多通道并行结构（2）多通道共享结构为充分利用元器件的性能，提高性价比，当被测信号有多路时可利用多路转换开关使多个被测信号公用一部分电路。
当各路模拟输入信号不需要同时获取时，可选用如图2-3所示的共享S/H和A/D的多通道结构。
多路模拟信号A1～An通过多选一模拟多路开关（MUX）后，被分时采样，占用CPU 资源较少，尤其适合同一信号不同量程的A/D转换。
测控仪器设计 第4版 第六章 测量仪器电路设计
(1) 信号通道干扰的抑制措施：
1、开关量信号通道中干扰的抑制措施 滤除开关通道干扰的方法很多，但最为常用的是采 用隔离措施，采用的器件主要是光电耦合器件
2、模拟量信号通道中干扰的抑制措施 用于模拟量通道抗干扰的器件很多，主要有耦合变 压器、扼流圈和光电耦合器等。
转 换 时 间
准 电 源 稳 定
数
度
哈工大仪器学院光电测控与智能化研究所
18
二、中央处理系统设计
1、中央处理系统的作用与组成 中央处理电路的作用是对测量电路系统送来的信号进行运算和处理，然后按照仪器的 功能要求，向控制电路系统发出控制命令，并通过控制电路和执行器对被控参数实行 控制。它同时连结着测量电路和控制电路，即连接着信息流的输入通道和输出通道， 因此它是整个电路系统的中心，同时也是整个测控仪器的神经中枢。 2、传统的中央处理电路组成：
• （1）运算电路 • （2）特征值检测电路 • （3）补偿电路
19
三、控制电路设计
1、控制电路的作用
信号转换
放大驱动
作用
信号隔离
20
2、信号转换电路
信号转换电路
数/模转换电路
D/A
脉冲宽度调制电路
PWM
脉宽调制技术是基于“冲量相等而形状不同的窄脉冲加在 具有惯性的环节上时，其效果基本相同”的原理工作的。
工作的关键。
27
噪声源
• 表征系统干扰主要指标:信噪比 S/N=10lg（PS/PN）=20lg(US/UN)
干扰源 (1) 来自信号通道的干扰
（主要是由传感器、开关量输入输出、模拟量输入输出、电路本身的固有噪声产生。）
(2) 来自电源的干扰 (3) 来自空间的辐射干扰
第六章 调制理论
16
6.4.3 差分相移键控(DPSK) 3 (DPSK)
在DPSK系统中，输入的二进制序列{mk}（常 称为绝对码）先进行差分编码，然后再用BPSK调 制器调制。差分编码后的序列{d k }是通过对m k 与 d k-1 进行模2加运算产生的。如果输入的二进制码 元mk为1，则码元dk与其前一个码元保持不变，而 如果mk为0，则dk就改变一次。 0 下表中给出按照关系式 d k = mk ⊕ d k −1 产生的DPSK信 号。
DPSK信号的差分相干解调器不需要恢复本地 载波，只需将DPSK信号延时一个码元间隔，然后 与DPSK信号本身相乘。相乘的结果反映前后码之 间的相对相位关系，经低通滤波后可直接判断， 恢复出原发射的数字信息，而不需要差分译码。 虽然DPSK信号在不需要相干参考信号（即 载波）外，在抗频率漂移能力、抗多径效应以及 抗相位慢抖动能力方面均优于采用相干解调的绝 对调相方法，可它的能量效率比相干DPSK低3dB。
数字调制
用数字信号直接控制载波的一个或多个参量 ， 比如，对于二进制信号“0”和“1”的数字调制 有ASK，FSK，PSK，DPSK等。对于已提出的高 阶调制还有QPSK，QAM，MPSK，MSK等。
3
6.3 模拟调制
模拟调制的信号可以统一表示为
s (t ) = Re[m(t )e
jθ ( t )
8
6.4.1 二进制幅度键控(BASK) 1 二进制幅度键控(BASK)
调制信号为二进制数字信号时的调制方式统 称二进制数字调制。 二进制数字调制中，载波的某个参数（如幅 度、频率或相位）只有两种变化状态。 由于两种状态的切换与通断键控相当，所以 二进制调制也称为幅度键控、频移键控或相移 键控。
9
矩形和升余弦滚降脉冲成型的BPSK信号的 PSD，如图6.1所示
第六章 模拟集成电路-PPT课件
2. 微电流源
IC 2IE2
VBE1 VBE2 Re2
V BE R e2
由于 VBE 很小，
所以IC2也很小
3. 多路电流源
4. 电流源作有源负载
镜像电流源 共射电路的电压增益为：
Rc r be
对于此电路Rc就是镜像
电流源的交流电阻，
因此增益比用电阻Rc作负载时大大提高了。
3. 中间级：
T16和T17是复合管组成的共射放大电路，T13管作这一级 的集电级有源负载。
4. 输出级：
T14和T20管组成互补对称输出级，T18、T19和 R8为其 提供静态偏置以克服交越失真。 T15和 R9保护T14管，使其在正向电流过大时不致烧坏。 T21、T23、T22管和 R10保护 T20管在负向电流过大时 不致烧坏。 5. 相位分析： 用“瞬时极性法”判定，3号腿为同相端；2号腿为反相端。
放大管
6.2 差动放大电路
一.结构: 对称性结构
即： 1=2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb
二. 几个基本概念
1. 差动放大电路一般有两个输 入端：
双端输入——从两输入端同时加 信号。
单端输入——仅从一个输入端对 地加信号。
VCE1=VCE2
V CC IC R C( 0 .7)
IB1
IB1
IC
VO=VC1 VC20
2.抑制零漂的原理:
当vi1 = vi2 = 0 时， vC1 = vC2
vo= vC1 - vC2 = 0
当温度变化时：
vC1 = vC2 vo= (vC1 + vC1 ) - (vC2 + vC2 ) = 0
如何设计电路的信号调理电路
如何设计电路的信号调理电路在电子领域中，信号调理电路是一项重要的设计任务。
信号调理电路的设计过程旨在将输入信号转换为适合特定应用的输出信号。
本文将介绍如何设计电路的信号调理电路，包括电路设计流程、常用信号调理电路的类型以及设计注意事项。
一、电路设计流程信号调理电路设计的流程通常包括以下几个步骤：1. 确定信号类型和特性：首先需要明确输入信号的类型和特性，例如模拟信号还是数字信号，信号的频率范围、幅度范围等。
2. 信号采样与滤波：根据信号的特性，选择合适的采样率和滤波器来抽取所需频率范围内的信号，并去除掉可能存在的噪声。
3. 放大与衰减：对于过小的信号，可以采用放大电路将信号增强，而对于过大的信号，则需要采用衰减电路进行降低。
4. 增益与补偿：根据输出信号与输入信号的幅度关系，进行增益与补偿的设计，以使得输出信号能够达到所需的幅度。
5. 偏置与参考电平：根据具体应用需求，设计偏置电路或者参考电平电路，用于保持电路的工作在合适的工作区间内。
6. 线性化与校准：针对非线性的信号调理电路，需要进行线性化设计与校准，以确保输出信号的准确度和稳定性。
二、常用信号调理电路的类型1. 模拟滤波器：包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，用于抑制或增强不同频率范围内的信号成分。
2. 放大器：根据输入信号的幅度要求，设计合适的放大器电路来放大信号的幅度。
3. 数据转换器：将模拟信号转换为数字信号或者将数字信号转换为模拟信号的电路，例如模数转换器和数模转换器。
4. 传感器接口电路：将传感器输出的信号进行放大、滤波和处理，使其能够被微控制器、信号处理器等其他设备获取和处理。
5. 偏置电路：用于为某些特定应用提供合适的偏置电平，以确保电路能够正常工作。
6. 校准电路：对于需要高精度输出的信号调理电路，设计校准电路来消除误差和非线性，提高信号的准确度和稳定性。
三、设计注意事项在设计信号调理电路时，需要注意以下几点：1. 确定需求和参数：在设计之前，明确所需的信号调理电路的功能和参数要求，例如输入信号范围、输出信号范围、噪声要求等。
模拟电子技术第6章基本运算电路
基本运算电路的重要性
实现复杂信号处理
基本运算电路能够完成各种复杂信号的处理，如滤 波、放大、比较等，是实现各种电子设备和系统功 能的关键。
提高系统性能
基本运算电路的高精度和高稳定性能够显著提高整 个系统的性能和可靠性。
降低成本
基本运算电路的广泛应用能够降低生产成本，提高 生产效率。
基本运算电路的类型
积分运算电路的应用实例
01
02
03
04
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
05
运放电路具有虚短和虚断特性，利用这两个特性可 以实现加法运算。
加法运算电路的输出电压与输入电压成正比，比例 系数由电阻和运放决定。
加法运算电路的实现方式
实现加法运算电路需要将多个 输入信号通过电阻网络接入运 放的正负输入端，通过调整电 阻的阻值来控制各输入信号的 放大倍数。
常用的实现方式有反相加法器 和同相加法器，其中反相加法 器的输出电压与输入电压之间 是反相关系，同相加法器的输 出电压与输入电压之间是同相 关系。
通过增加反馈回路，可以减小电路中的误差，提 高运算精度。
减小输入信号幅度
适当减小输入信号的幅度，可以降低电路中非线 性失真的影响，提高运算精度。
温度补偿
由于温度变化会影响电子器件的性能，因此需要 进行温度补偿，以确保运算精度的稳定性。
减小功耗的措施
01
02
03
04
采用低功耗器件
第六章 调制与解调非线性电路课件
信号除了音频信号外，还有电传、数字等各种信号。这些信 号必须要装载到高频上去才便于传送。这些要借助于高频传输出 去的原始信号，称为控制信号或者调制信号。 把调制信号控制高频信号的过程叫做调制。被调制的高频信 号称为载波。经过调制后的高频信号称为已调信号。
他想要播出的，不是莫尔斯电码的"嘀嗒"声，而是现实世界 中的各种声音。他整整花了4年时间，终于完成了一套广播装置， 做成了特殊的高频交流发射机，并设计出了一种系统，用来调制 电波的振幅，使它能携带各种声音信号，这样，这种"调幅波"就 能载着声音开始展翅飞翔了。1906年，人类历史上第一次无线电 广播就这样实现了。虽然前后不过几分钟，但却预示着人类传播 信息的一次革命。正规的定时广播是从1920年开始的。马可尼公 司取得英国政府的许可证，在英国的切姆斯福以2800米的波长、 15千瓦的功率定时播送新闻节目。 来源：/choice_en/knowledge.php?id=16
①平衡调幅波（DSB）中上下边带包含的有用信息（基 带信息）完全相同，所以，传输基带信号只须传送一个 边带即可； ②平衡调幅波（DSB）的总带宽为基带信号最高频率的 二倍（例如，视频亮度信号的频率为0～5.5MHz，平衡 调幅后总带宽将达到11MHz。） ，大大增加了信号传输 的技术难度和电路的成本； ③平衡调幅波（DSB）浪费了极其宝贵的频带资源；
三、频谱变换
1.什么叫频谱（率）变换电路？ 线性放大电路的特点是其输出信号与输入信号具有某种特 定的线性关系。从时域上讲, 输出信号波形与输入信号波形相同, 只是在幅度上进行了放大； 从频域上讲, 输出信号的频率分量与 输入信号的频率分量相同。 然而, 在通信系统和其它一些电子设 备中, 需要一些能实现频率变换的电路。这些电路的特点是其输 出信号的频谱中产生了一些输入信号频谱中没有的频率分量, 即 发生了频率分量的变换, 故称为频率变换电路。 例如，倍频就是将频率较低的信号通过倍频变换成频率较高 的信号。又如，调幅波就是将频率很低的音频信号或视频信号调 制到高频的幅度上去。再如，检波电路就是将载有音频信号或视 频信号还原成音频信号或视频信号。
模拟集成电路6(信号处理电路)
3
6.5.3 信号处理电路
1. 电压比较器
单限电压比较器存在的问题是：
当输入信号在UR处附近波动时，输出
电压会出现多次翻转。 采用迟滞电压比较器可以消除这种现象。
4
6.5.3 信号处理电路
专用集成电压比较器
LM139/339系列集成电压比较器， 由4个独立的精密电压电压比较器 组成，具有低功耗、低失调的特点， 输入失调电压2mV，失调电流3nA， 可在单双电源下工作。
f 1 R2 RP1 T 4R1R3C RP
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6.5.3 信号处理电路
3.波形变换电路
1）半波整流电路
运放与二极管配合，可组成波形变换电路。
反相型运放电路
正极性 负极性 截止 导通 零 负极性 正极性 导通 截止 uI Rf R1
20
6.5.3 信号处理电路
1）半波整流电路 输入 输出
传输特性
0 1 ( R2C ) f0 1 (2 R2C )
归一化的幅频特性 28
6.5.3 信号处理电路
1）低通滤波器 目的：提高增益和带负载能力 方法：可将RC无源网络接到运放的同相输入端
缺点：滤波效果不够好。理想的 低通滤波器,其幅频特性应 该呈矩形。
Au( j )
U o U i
(1
R2 ) 1 R1 1 j
16
6.5.3 信号处理电路
2）方波发生器
瞬态电路三要素公式
uC
(t
)
uC
()
[uC
(0
)
uC
t
()]e
uC () U Z U D
uC (0 )
UL
R1 R1 R2
(U Z
信号调理电路的原理、功能
什么是信号调理？信号调理电路的原理，信号调理模块的功能[导读] 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。
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。