电压电流调理电路
信号调理电路工作原理
信号调理电路工作原理信号调理电路工作原理信号调理电路是一种用于优化和改善信号质量的电路，它在电子设备中起到至关重要的作用。
在本文中，我们将深入探讨信号调理电路的工作原理。
什么是信号调理电路？信号调理电路是一种用于处理传感器信号、放大信号、滤波信号等的电路。
它可以帮助我们从原始信号中提取所需的信息，并减少噪音和失真。
信号调理电路的组成信号调理电路由多个组件组成，包括：1.放大器：用于放大输入信号的电压或电流。
放大器可以增加信号的幅度，提高信噪比。
2.滤波器：用于去除信号中的杂散噪声和不必要的频率成分。
滤波器根据信号频率特性，通过滤波器形成期望的输出信号。
3.转换器：用于将输入信号从一种形式转换为另一种形式，例如模数转换器将模拟信号转换为数字信号，或者数字模数转换器将数字信号转换为模拟信号。
4.压缩器：用于压缩信号的动态范围，以适应特定应用的需求。
压缩器能够对信号进行动态范围的调整，使得信号在不同场景下得到最佳的表现。
5.校准电路：用于调整和校准传感器输出的电路。
校准电路能够对传感器输出的信号进行校准，以保证准确性和可靠性。
信号调理电路的工作原理信号调理电路的工作原理主要包括以下几个步骤：1.采集信号：首先，信号调理电路会采集传感器或其他信号源发出的原始信号。
这个原始信号可能被噪音、失真等干扰所影响。
2.放大信号：接下来，信号调理电路会使用放大器放大输入信号的幅度。
这样做可以增加信号的强度，提高信噪比，并将信号范围调整到合适的水平。
3.滤波信号：信号调理电路还会使用滤波器来滤除干扰信号和不必要的频率成分。
这可以帮助提取我们所需的特定信号，并减少对后续处理环节的影响。
4.转换信号：根据应用需求，信号调理电路可能会将信号从一种形式转换为另一种形式。
例如，模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，以便进行后续数字处理。
5.压缩信号：如果信号的动态范围太大，信号调理电路可能会使用压缩器来压缩信号的幅度范围。
这样可以确保信号在不同场景下得到适当的展示和处理。
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
电压调理电路
电压调理电路概述电压调理电路是一种用于调整和稳定电压的电子电路。
在各种电子设备和系统中，电压调理电路起着至关重要的作用，可以确保电压在合适的范围内稳定运行，保护电子元件免受过高或过低的电压损害。
电压调理电路可以分为两大类：升压电路和降压电路。
升压电路用于将输入电压提高到所需的输出电压，而降压电路则将输入电压降低到所需的输出电压。
这两种电路常用于不同的应用场景，例如电源供应、电池充电、直流马达控制等。
升压电路升压电路是一种将输入电压提升到较高输出电压的电路。
升压电路通常由以下几个核心组件组成：1.输入电源：提供输入电压，可以是直流电源或交流电源。
2.变压器：用于将输入电压变换到所需的输出电压。
3.开关元件：通常使用MOSFET或BJT作为开关，控制输入电压的开关时间和频率。
4.电感元件：用于储存和释放能量，平滑输出电压。
5.输出电容：用于进一步平滑输出电压，减少纹波。
升压电路的工作原理如下：1.当开关元件导通时，输入电源的电流通过电感元件和开关元件，储存能量。
2.当开关元件断开时，电感元件释放储存的能量，输出电压升高。
3.通过控制开关元件的导通和断开时间，可以控制输出电压的稳定性和纹波。
升压电路的应用广泛，常见的应用包括：•电源供应：将低压电源提升到所需的高压，用于电子设备和系统的供电。
•电池充电：将低电压的电池充电到所需的电压水平。
•照明系统：将低电压转换为高电压，用于激发气体放电灯泡。
•通信系统：用于提供稳定的电源给无线通信设备。
降压电路降压电路是一种将输入电压降低到较低输出电压的电路。
降压电路通常由以下几个核心组件组成：1.输入电源：提供输入电压，可以是直流电源或交流电源。
2.变压器：用于将输入电压变换到所需的输出电压。
3.整流器：将交流电源转换为直流电源。
4.稳压器：通过控制输出电压的稳定性，将输入电压降低到所需的输出电压。
5.输出电容：用于平滑输出电压，减少纹波。
降压电路的工作原理如下：1.输入电源经过变压器变换得到所需的电压。
电压电流调理电路
2常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
信号调理TMS320 LF2407ADSP键盘显示电路电压电流信号驱动电路保护电路控制电路检测与驱动电路主电路图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图2.1常用电网电压同步采样电路及其特点2.1.1 常用电网电压采样电路1从D-STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。
其中R5=1K ，C4=15pF，则时间常数错误！未找到引用源。
<<l ms，因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成，实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求[1]。
2.1.2 常用电网电压采样电路2常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
电流电压转换电路原理
电流电压转换电路原理电流电压转换电路是电子电路中常见的一种电路，它可以将电流转换为电压或者将电压转换为电流。
在很多电子设备中，我们经常会遇到需要将电流和电压进行转换的情况，因此了解电流电压转换电路的原理是非常重要的。
电流电压转换电路的原理主要涉及到欧姆定律、基尔霍夫定律和电压分压定律等基本电路理论。
在电子电路中，电流和电压是两种基本的电气量，它们之间的转换可以通过电阻、电容、电感等元件来实现。
首先，我们来看一下电阻器。
电阻器是电子电路中最基本的元件之一，它的作用是阻碍电流的流动，从而产生电压降。
根据欧姆定律，电压与电流成正比，电阻的大小决定了电压和电流之间的关系。
因此，通过电阻器可以实现电流到电压的转换。
其次，电容器和电感是另外两种常用的元件，它们可以存储电荷和电能，并且可以对电流和电压进行相位延迟和相位提前的处理。
通过电容器和电感的组合，可以实现电流和电压之间的相位转换和大小转换。
此外，运放是电子电路中常用的集成电路元件，它具有高输入阻抗、低输出阻抗和大增益的特点，可以实现电流和电压的精确转换。
通过运放的放大和滤波功能，可以将微弱的电流信号转换为较大的电压信号，或者将高电压信号转换为小电流信号。
除了上述元件外，二极管、三极管等元件也可以实现电流电压转换的功能。
通过二极管的整流和反向截止特性，可以将交流电流转换为直流电压；而通过三极管的放大和开关特性，可以实现电流和电压的精确转换和控制。
总的来说，电流电压转换电路的原理涉及到电路的基本理论和各种电子元件的特性，通过合理的组合和控制，可以实现电流和电压之间的精确转换和调节。
在实际的电子设备中，电流电压转换电路广泛应用于传感器、放大器、滤波器、调节器等电路中，为电子设备的正常工作提供了重要支持。
综上所述，电流电压转换电路是电子电路中的重要组成部分，它通过各种电子元件的合理组合和控制，实现了电流和电压之间的精确转换和调节。
了解电流电压转换电路的原理对于理解和设计电子电路是非常重要的，希望本文能够对读者有所帮助。
电流调节器工作原理
电流调节器工作原理
电流调节器是一种用于控制电流大小的设备，通常用于电力系统中。
其工作原理主要基于电流的变压器调节原理。
电流调节器中常见的工作原理有电阻调节、变压器调节和电子调节三种。
1) 电阻调节：电流调节器通过在电流通路中串联电阻来改变电路的总电阻，从而控制电流大小。
当电阻值增大时，电阻调节器的电流输出减小；反之，当电阻值减小时，电阻调节器的电流输出增大。
2) 变压器调节：电流调节器通过变压器的变压比来改变电路中的电压大小，进而控制电流的大小。
变压器可以将输入电压升高或降低，并根据变压比的不同来实现对电流的调节。
3) 电子调节：电流调节器通过电子元件（如晶体管、可控硅等）的控制来调节电流的大小。
通过改变控制电流或控制电压的大小，电流调节器可以在电路中引入或削减电流，从而实现对电流的调节。
以上是电流调节器常见的工作原理，不同的应用场景可能采用不同的原理组合或其他特定原理。
在实际应用中，根据需要选择合适的电流调节器以满足具体的电流调节要求。
采样调理电路
3.4 A/D采样电路及信号调理电路对连续信号)(tx,按一定的时间间隔s T抽取相应的瞬时值（即通常所说的离散化），这个过程称为采样。
)x经过采样后转换为时间上离散的模拟信号(t(s)x，简称为采样信号。
s nT本系统中采集的模拟量主要是交流电压/电流（计算功率用）、整流输出直流电压/电流（用作脉冲调整）等交流量和直流量，此外加调理电路的作用是把采样信号进行硬件上的定标，变成DSP的A/D口可以识别的0~3.3V电平以内的信号。
3.4.1互感器电路原理及选型图3.9电压互感器原理图如图3.9，电流型电压互感器采用星格SPT204A（2mA/2mA）,R1是熔断电阻防止电流过大烧坏互感器，R2为限流电阻将电压信号转化为2mA电流信号，R3为压敏电阻起过电压保护作用，二次侧输出为2 mA电流信号送至采样模块。
5A输入 2.5mA输出图3.10电流互感器原理图如图3.10，电流互感器采用互感器采用星格SCT254AZ，将一次侧5A交流输入转化为2.5mA输出送至采样板。
3.4.2交流电压/电流采样电路交流电压/电流采样电流采样信号来自同步变压器经霍尔电压/电流传感器的电压电流源。
为了更清楚的阐述采样电路的工作原理，首先需对电路中的重要器件LM358作简要说明：LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
（1）交流电压采样电路整流器的输入是三相三线制，无中线，交流电压采集的是经过电流型电压互感器后的交流电流信号,以A相采样电路为例，如下图所示，输入电压经过放大电路电压跟随之后，叠加+1.5V的直流量，确保正弦电压的负半周上移到DSP能处理的单极性电压信号+3.3V电压范围之内：图3.11 交流采样电路Rd0为熔断电阻,防止电流过大；Rd1, Rd2为限流电阻，LM358作电压跟随。
AD7865的交流采样技术及其应用
基于锁相环与双AD7865的交流采样技术及其应用收藏| 分类: | 查看: 417 | 评论(0)随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调度的自动化显得尤为重要；而在电力调度自动化系统中，对电力参数的测量是最基本的功能。
如何快速、准确地采集各种电力参数则显得更加重要。
在微型机应用的初期，电力系统的参数普遍采用直流采样的技术。
直流采样，即采样经过整流后的直流量，此方法软件设计简单，计算方便，对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值。
但是直流采样方法存在一些问题，如: 测量精度直接受整流电路的精度和稳定性的影响；整流电路参数调整困难，而且受波形因素的影响较大等。
而采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较好的精确度和稳定度。
该系统采用高速DSP 芯片TMS320LF2407 作为处理器，通过锁相环和AD7865 对电力参数进行交流采样。
1 交流采样的设计思想若将电压有效值公式：离散化，以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内连续变化的电压函数值，则式( 1) 变为：式中: △Tm 为相邻两次采样的时间间隔；um 为第m - 1个时间间隔的电压采样瞬时值；N 为一个周期内的采样点数。
若相邻两次采样的时间间隔相等，即△T m 为常数△T ，考虑到N = T/△，则有：这就是根据一个周期内各采样瞬时值及每周期采样点数计算电压信号有效值的公式。
同样，电流有效值计算公式：计算一相有功功率的公式：式中: im 和u m 为同一时刻的电流和电压采样值。
功率因数为：2 工频信号锁相倍频原理及频率跟踪电路的实现交流采样法包括同步采样法、准同步采样法、非整周期采样法、非同步采样法等几种，系统采用同步采样法。
同步采样法就是整周期等间隔均匀采样，要求被测信号周期T 与采样时间间隔△t 及一周内采样点数N之间满足关系式T = N △t，即采样频率为被测信号频率的N 倍。
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。
常用5v调压电路
常用5v调压电路3.7v升压5v电路图(一)LY1058»300KHz开关型DC-DC升压转换器。
»输入电压2.6-5.5V。
»低保持电压：0.9V，启动电压1.2V。
»固定输出电压：5V1500mA。
»外置开关MOS管。
»封装：SOT-23-5。
LY9899»300KHzPFM/PWM自动转换开关型DC-DC升压转换器。
»低电压启动：0.8V启动，输入电压0.8-6.5V。
»输出电压范围：1.5V~20V;可调输出。
»输出电流：300mA~2000mA。
»外置开关MOS管。
»封装：SOT-23-5。
以下是种简单的直流升压电路，主要优点：电路简单、低成本;缺点：转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小。
这些电路比较适合用在万用电表中，替代高压叠层电池。
3.7v升压5v电路图(二)NCP1400ASN50、NCP1402SN50、CS5171、TPS60110、TPS60111、MAX756、MAX777、MAX731、MAX770，以上这些型号都是可以用的。
价格以NCP1400ASN50和NCP1402SN50比较便宜，零售价大约2元多，输入电压范围是0.8V~5V);电路形式以TPS60110和TPS60111比较简单(只用3~4只小电容，不需要开关二极管和电感，输入电压范围2.7V~5.4V)。
3.7v升压5v电路图(三)0.8V低压启动，升压固定输出3.0V，3.3V，3.6V，4.0V，5V。
低起动电压：0.8V(1mA)输出精度：优于±2.5%最高效率：89%输出电流：大于300mA(Vin=2.5V，Vout=3.3V)低纹波，低噪声只需四个外围元件。
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。
一种单片机单极性调理的电压测量实用电路
河南科技上一、引言单片机由于计算速度快、控制功能强、功耗低、价格低廉等特点,在变电站综合自动化的设备层中的测量、控制、保护方面发挥着重要作用。
电气量的测量须通过电力系统的电压、电流经过互感器(电压、电流)、变换器(电压、电流)、有源滤波器等,最终变为A/D 能够识别的仅含基波分量正弦电压信号。
大家知道,单片机内置A/D 只能识别0～+5V 的单极性信号,即必须将上述环节处理过的正弦电压信号抬高2.5V (此过程程为单极性调理),以便内置A /D 识别,之后在程序设计中滤掉。
目前,市场上应用的单片机单极性调理电路存在元件多(不便调试)、价格高等问题,本文重点介绍针对电力系统中50HZ 电量的采集,具备抬高2.5V 、有源滤波等功能的单片机单极性调理电压测量实用电路,具有调试简单、成本低廉、性能稳定等特点,以供同行参考。
二、电路介绍1.用途。
该电路主要针对电力系统中50HZ 电量的采集。
2.特点。
在电路结构设计上侧重于工频50HZ 。
每个放大通道仅采用一片通用集成电路LM348(四运放),结构简单,价格低廉,工作可靠。
采用精密基准电压器件LM336及精密双路JFET 输入器件LF412组成稳定的偏移补偿常量2.5V 电路。
结合电力系统PT 、CT 二次绕组一端接地的特点,采用单端输入方式。
具有平滑线性的增益调节电路。
采用两级低通有源滤波、一级无源低通滤波,具有良好的滤波性能。
输出采用二极管等简单器件组成输出限幅、补偿电路,保证单片机中的A/D 变换器工作的范围在0～5V 。
3.电路组成:原理接线图见图1,实际接线图见图2。
4.工作原理。
平滑线性的增益调节:该电路采用电压输入,U i ———电路输入端,w 1-多圈精密可调电位器,实现平滑线性的增益调节,LM38中的组成电压跟随器,以保证增益调节过程中输入电阻保持恒定。
2.5V 定量补偿及有源低频滤波:A2、R1、R2、R3、C1组成加法及第一级有源低频滤波电路,实现2.5V 定量补偿及有源低频滤波。
常用调理电路
ΔR/ΔL/ΔC
电桥
放大器、 解调电路
指示 仪表
② 能测量出微弱的阻抗变化量。
③ 可以通过采用对称差动式传感器结构组成差动半桥或全
桥，来实现非线性误差的补偿，并提高电桥输出的灵敏
度。
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测量电桥
1. 直流电桥
直流电桥的激励电源为直流电源，四个桥臂均为电阻，用
于测量电阻、电阻率的变化。 b
② 交流电桥：可用来测量电阻、电 感、电容变化。交流电桥功能上 相当于调幅器，输出为调幅波。
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测量电桥
电桥的分类
☎ 按电桥的工作状态分类：
☻ 所谓电桥的平衡，是指电桥的输出电压为零的状态。 ☻ 电桥平衡条件：相对臂阻抗乘积相等。
① 平衡式电桥：也叫零位法测量电桥，
通过自动调整桥臂的阻抗值，使电桥 始终处于平衡状态。调整的阻抗值反 映了被测量的变化情况。
压或电流输出的一种测量电路，也是最常见的信号
调理电路之一。
电桥的结构：四个桥臂中有一 个或多个桥臂是传感器的敏感
b
Z1
Z2
元件，其它为使电桥平衡而选 a
c Uo
择的固定阻抗元件。
Z4
Z3
d
UI
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测量电桥
电桥的分类 ☎ 按电桥的激励电源分类：
① 直流电桥：只能用来测量电阻 变化。又分为恒压源电桥和恒 流源电桥。
传感器技术基础
Basic Knowledge of Sensor Technology
传感器技术基础
绪论 传感器技术基础
传感器技术基础
传感器的组成及分类 传感器的基本特性 常用信号调理电路
电子电路中的信号调理与放大技巧
电子电路中的信号调理与放大技巧在电子电路的设计和应用中，信号调理与放大是至关重要的环节。
合理的信号调理和放大技巧可以有效提高信号质量，增强系统的性能，保证电路的稳定性。
本文将介绍一些常见的信号调理与放大技巧，帮助读者更好地理解和应用于电子电路设计中。
一、滤波技术滤波技术是电子电路中最基础也是最常用的信号调理技巧之一。
通过滤波器能够选择性地通过或抑制某一频率范围内的信号。
常见的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。
低通滤波器可以滤除高频部分，高通滤波器则相反，带通滤波器能选择特定频率的信号，而带阻滤波器则能屏蔽特定频率范围内的信号。
设计和选择合适的滤波器可根据具体应用的需求，有助于降低噪声干扰，提高信号的可靠性。
二、放大电路设计放大电路是指将输入信号经过放大器放大后输出的电路。
在实际应用中，需要根据不同的信号调理需求选择不同类型的放大电路。
常见的放大电路包括共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路等。
每种放大电路都有其适用的场景和特性。
例如，共射放大电路具有电压放大倍数高、输入输出阻抗相差较大等特点，适用于低频放大；共集放大电路具有输入输出阻抗相近、电压放大倍数相对较低等特点，适用于高频放大。
根据具体应用的要求，合理选择和设计放大电路，可提高信号的放大程度和稳定性。
三、运算放大器的应用运算放大器是一种重要的集成电路，具有极高的增益、输入输出阻抗大、输出与输入电压间有良好的线性关系等特点。
运算放大器广泛应用于各种电子电路中，如滤波器、比较器、积分器等。
它能够对输入信号进行放大、求和、整流、滤波等操作。
运算放大器的应用可以简化电路设计，提高系统可靠性和稳定性。
对于信号调理和放大的需求，合理选用并巧妙应用运算放大器，可以达到更理想的效果。
四、反馈技术反馈技术是一种有效提高放大器性能的技术手段。
通过引入反馈，可以抑制非线性失真、提高稳定性、降低噪声等。
常见的反馈方式有电压反馈和电流反馈。
三线制 rtd 调理电路
三线制 rtd 调理电路
三线制 RTD（电阻式温度传感器）调理电路通常包括三个电线：参考
电压线、电流输入线和屏蔽线。
以下是该电路的基本工作原理：
1. 参考电压线：它为调理电路提供基准电压，通常为5V或12V。
这个电压被用来计算电阻变化，从而确定温度变化。
2. 电流输入线：RTD 通常需要电流来工作，因此需要一个电流源来驱
动它。
调理电路将参考电压线上的电压转换为电流，该电流通过 RTD
流出，根据 RTD 的阻值和温度变化，流出的电流也会变化。
3. 屏蔽线：用于连接 RTD 和调理电路的金属屏蔽层，起到抑制干扰
的作用。
在电路中，通常会使用运算放大器或电压调节器来提供稳定的电压源，同时通过电阻和电容等元件来滤除电路中的噪声和干扰。
请注意，这只是一种常见的调理电路设计，具体的设计可能会因应用
环境和具体需求而有所不同。
如果您需要更具体的帮助，例如关于电
路设计、元件选择或调试等，请提供更多详细信息。
采样调理电路
采样调理电路公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]3.4 A/D采样电路及信号调理电路对连续信号)x,按一定的时间间隔s T抽取相应的瞬时值（即通常所说的(t离散化），这个过程称为采样。
)x经过采样后转换为时间上离散的模拟信(t号)(sx，简称为采样信号。
s nT本系统中采集的模拟量主要是交流电压/电流（计算功率用）、整流输出直流电压/电流（用作脉冲调整）等交流量和直流量，此外加调理电路的作用是把采样信号进行硬件上的定标，变成DSP的A/D口可以识别的0~电平以内的信号。
3.4.1互感器电路原理及选型图电压互感器原理图如图，电流型电压互感器采用星格SPT204A（2mA/2mA）,R1是熔断电阻防止电流过大烧坏互感器，R2为限流电阻将电压信号转化为2mA电流信号，R3为压敏电阻起过电压保护作用，二次侧输出为2 mA电流信号送至采样模块。
5A输入 2.5mA输出图电流互感器原理图如图，电流互感器采用互感器采用星格SCT254AZ，将一次侧5A交流输入转化为输出送至采样板。
3.4.2交流电压/电流采样电路交流电压/电流采样电流采样信号来自同步变压器经霍尔电压/电流传感器的电压电流源。
为了更清楚的阐述采样电路的工作原理，首先需对电路中的重要器件LM358作简要说明：LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
（1）交流电压采样电路整流器的输入是三相三线制，无中线，交流电压采集的是经过电流型电压互感器后的交流电流信号,以A相采样电路为例，如下图所示，输入电压经过放大电路电压跟随之后，叠加+的直流量，确保正弦电压的负半周上移到DSP能处理的单极性电压信号+电压范围之内：图交流采样电路Rd0为熔断电阻,防止电流过大；Rd1, Rd2为限流电阻，LM358作电压跟随。
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2常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
控制电路电路主电路图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图2.1 常用电网电压同步采样电路及其特点2.1.1 常用电网电压采样电路1从D-STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。
其中R5=1K ，C4=15pF，则时间常数<<l ms，因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成，实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求[1]。
2.1.2 常用电网电压采样电路2常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
ADMC401芯片的脉宽调制PWM发生器有专门的PWMSYNC引脚，它产生与开关频率同步的脉宽调制PWM 的同步脉冲信号。
图2-3 同步信号发生电路2图2-3中的输入端信号取自a相的检测电压，经过过零检测电路后得到正负两个电平，随后进入光电隔离TLP521产生高电平和低电平进入D触发器MC14538的正的触发使能输入引脚A，当A为高电平时，输出引脚Q输出一个脉冲，这个脉冲宽度由电阻R l。
和电容C决定。
当然这里希望脉冲宽度越小越好，否则将影响STATCOM的输出电压与其接入点电压的同步。
与此同时，可以通过设置ADMC401的内部寄存器PWMSYNCWT寄存器与信号脉冲相匹配[2]。
2.1.3 常用电网电压采样电路3电网电压同步电路可以实现精确的过零点检测，并输出高电平，将输出信号脉冲的上升沿输入捕获单元三即可获得同步信号[3]。
图2-4即为一种常见的电网电压同步信号产生电路。
图2-4 同步信号产生电路3图2-4所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、滑线变阻器和电压比较器LM353组成的缓冲环节。
第二部分由电压比较器LM353构成，实现过零比较。
最后一部分为输入DSP系统箝位保护电路[3]2.1.4常用电网电压采样电路4常用网电压同步信号产生电路4如图2-5所示:图2-5 同步信号产生电路4图2-5所示同步电路由两部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该环节主要是滤除电网的毛刺干扰。
滤波电路造成的延时可在程序中补偿。
第二部分由电压比较器LM311构成，实现过零比较，同时设计了一个滞环环节来抑制干扰和信号的震荡[4]。
2.1.5常用电网电压采样电路5图2-6所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节主要是滤除电网的谐波干扰。
滤波电路造成的延时可在程序中补偿起来。
其中凡R341=1KΩ，C341=0.luF;第二部分由电压比较器LM3ll构成，实现过零比较，同时设计了一个滞环来抑制干扰和信号的振荡[2]。
图2-6 同步信号产生电路52.2 常用交流电压采样电路及其特点2.2.1常用交流电压采样电路1为了实现对STATCOM 的控制，必须要检测三相瞬时电压U a 、U b 和U c 。
如下图2-7为电路一相电压采样电路:a. 电压转换电路U a图2-7 交流电压采样电路图电压转换电路通过霍尔电压传感器CHV-50P 实现。
CHV-50P 型电压传感器输出端与原边电路是电隔离的，可测量直流、交流和脉动电压或小电流。
磁补偿式测量，过载能力强，性能稳定可靠，易于安装，用于电压测量时，传感器通过与模块原边电路串联的电阻R u1与被测量电路并联连接，输出电流正比于原边电压。
上图电压转换电路为a 为单相电压转换电路，这里对电阻R u1和电阻R u2的选择作一些说明。
由于CHV-50P 的输入额定电流I n1为10mA ，本电路检测的电压是220V 的交流电压，则u1n1U 220V R ===2.2K ΩI 10mA (2.1) 电阻R u1消耗的功率P 1为1122010 2.2n P UI mA W ==⨯= (2.2) 因此电阻R u1选择阻值为2.2 k Ω，功率为5W 的大功率电阻。
另外为了抑制共模干扰，在交流输入侧并联了两个电容C 。
当然为了更好地消除这些干扰，可以在电压变换电路之前再加隔离变压器，那么电阻Ru1的选择就要对应于经过隔离变压器后电压的改变而改变。
由于CHV-50P的输入额定电流I n2为50mA，为了ADMC40l的A/D转换通道检测，必须把输出电流转换为电压，所以在电压传感器的输出侧串联了电阻R u2。
ADMC401的A/D转换通道检测电压范围-2V~+2V，则u22VR==40Ω50mA(2.3)由于电阻R u2消耗功率比较小，电阻R u2选择上对功率没有特殊的要求。
b.滤波补偿电路由于电压电流的检测点就是STATCOM接入电网的同一点，其谐波干扰还是比较大的滤波补偿电路。
，那么三相电压电流经过各自的转换电路后必须进入了滤波补偿电路包含两部分:一部分为RC滤波，另一部分为相位补偿，如图上图中所示[5]。
2.2.2常用交流电压采样电路2此三相电压采样电路包括信号放大电路，二阶滤波电路，单极性转换电路。
a.信号放大电路交流信号放大电路见图2-8所示。
本设计采用的互感器为国内最新的高精度电压互感器(SPT204A)。
其中SPT204A实际上是一款毫安级精密电压互感器，输入额定电流为2mA，额定输出电流为2mA，线性范围±10mA，非线性度<0.1%，相移经过补偿后小于5’。
SCT254AZ是一款毫安级精密电流互感器，输入额定电流为5A，额定输出电流为2.5mA，线性范围0~20A，非线性度小于0.1%，相移经过补偿后小于5’。
由于该电压传感器采用的为1:1电流变电流型，所以要在电压互感器前面加R1，将电压信号转变为电流信号，而电流互感器就不需要加电阻R1。
这样电压互感器副边输出为电流信号，这与电流互感器副边输出信号相似。
交流信号放大电路工作原理可由下式表示:(2.4)通过R2将传感器输出的电流信号转变为电压信号图2-8 信号放大电路b.二阶滤波电路图2-9为二阶滤波电路，截至频率为2.5KHz。
图2-9 二阶滤波电路c.单极性转换电路由于设计采用的DSP自带的AD，其采样要求输入信号为0~3.3V，故接入其引脚的信号电压也不能超过 3.3V所以必须对放大电路给出的双极性信号做进一步处理。
单极性转换电路如下图2-10所示[6]。
图2-10 单极性转换电路2.2.3常用交流电压采样电路3交流电压变送器以0～5 V的交流电压作为输出信号。
因TMS320F2812的A/D 输入信号范围为0～3 V．因此必须添加合适的调理电路以满足A/D输入的要求。
交流电压调理电路见图2-11，由图可知该电路由3部分组成：第1部分为射极跟随器．以提高电路的输入阻抗：第2部分是电压偏移电路：第3部分为箝位限幅电路，以保证输出电压信号在0～3 V，满足TMS320F2812的A/D输入信号范围[7]。
图2-11 交流电压信号调理电路2.2.4常用交流电压采样电路4系统电压经过相应的传感器后，统一变换为适当幅值的电压信号，经调理电路后，进行A/D转换。
图2-12为采样电路原理图。
图2-12 系统电压的采样电路从图2-12可知，系统输出电压的采样电路由四部分组成，第一部分是由LF353的运放构成的电压跟随器，R131和C109是为了抑制干扰。
第二部分为电平抬升电路，将围绕零电平波动的信号提升为单极性信号，第三部分进行跟随，第四部分为进入A/D前的保护部分，防止信号异常导致DSP芯片损坏[4]。
2.2.5常用交流电压采样电路5相电压检测电路如图2-13所示，该电路采用了运算放大器加电压跟随器的方式，电压跟随器起到了隔离作用，以便在A/D入口前进行阻抗匹配。
在A/D入口端采用二极管钳位，防止A/D输入电压越界。
来自检测通道的电压互感器的电流号经运算放大器转换为电压信号后经电压平移后将交流量信号转换为0~3.3V的单极性电压信号接入DSP的A/D通道引脚[8]。
图2-13 相电压采样电路2.3 常用交流电流采样电路及其特点2.3.1常见交流电流采样电路1a.电流转换电路图2-14电流转换电路，其中CT为霍尔电流传感器DT50-P，它的性能也稳定可靠，易于安装。
如何选择电阻R比较简单，可以参考上面交流电压转换电路，这里就不再赘述。
图2-14 交流信号采样电路图2-15 电流转换电路b.滤波补偿电路由于电压电流的检测点就是STATCOM接入电网的同一点，其谐波干扰还是比较大的滤波补偿电路。
那么三相电压电流经过各自的转换电路后必须进入了滤波补偿电路包含两部分:一部分为RC滤波，另一部分为相位补偿，如图2-16所示[5]。
图2-16 滤波补偿电路2.3.2常见交流电流采样电路2a.信号放大电路交流信号放大电路见图2-17所示。
本设计采用的互感器为国内最新的高精度电流互感器(SCT254AZ)。
SCT254AZ是一款毫安级精密电流互感器，输入额定电流为5A，额定输出电流为2.5mA，线性范围0~20A，非线性度<0.1%，相移经过补偿后小于5’。
因电流互感器输出的是电流信号，故电流互感器就不需要加电阻R1。
图2-17 电流信号放大电路b.二阶滤波电路图2-18为二阶滤波电路，截至频率为2.5KHz图2-18 二阶滤波电路c.单极性转换电路由于设计采用的DSP自带的A/D，其采样要求输入信号为0~3.3V，故接入其引脚的信号电压也不能超过 3.3V所以必须对放大电路给出的双极性信号做进一步处理。
单极性转换电路如下图2-19所示[6]。