《信号调理电路》PPT课件 (2)
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《模拟信号调理电路》PPT课件
图6.16 INA114内部构造图 图6.17 INA114的根本连接方法
在靠近电源引脚处连接的去耦合电容主要用于 噪声或高阻电源场合，其输出
V 0G (V V )
其中G为增益
G150K RG
G150 K R G
“50kΩ〞是两个内 部反响电阻之和，这两 个电阻为金属膜电阻， 已用激光调整到准确的 值。增益的准确度和漂 移额定值中包含了这两 个电阻的准确度和温度 系数；为外部电阻，其 稳定性和温漂也对增益 有影响。从左式可见， 增益越高，需要的阻值 越低，所以接线电阻也 很重要，线路上增加的 插座会使增益误差额外 地增加，并且很可能是 不稳定的误差。
6.4 一般反相放大电路
i1 i f
由理想运放条件，有
Kv0 Rf
vi
R1
6.5 反相程控放大电路
如图6.5所示，虚线框为模拟开关，模拟开关的闭合 位置受控制信号C1、C2的控制，反响电阻又随开关位 置而变，从而实现放大器的增益由程序控制。当放大倍 数小于1时，程控反相放大器构成程控衰减器。
(2)程控同相放大器 同相放大器的增益
6.3.1 程控放大器
在通用测量仪器中，为了适应不同的工作条件，在整个 测量范围内获得适宜的分辨率，提高测量精度，常采用可变 增益放大器。智能仪器含有微处理器，用仪器内置的程序控 制放大器的增益称为程控增益放大器〔ProgrammableGain Amplifer〕，简称程控放大器( PGA 〕。
程控反相放大器、程控同相放大器等 〔1〕程控反相放大器
电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少
电路的等效输入噪声。
6.3 信号调理通道中的常用放大器
在智能仪器的信号调理通道中，针对被放 大信号的特点，并结合数据采集电路的现场 要求，目前使用较多的放大器有仪用放大器、 程控增益放大器以及隔离放大器等。
传感器与信号调理电路-运放PPT资料36页
位置、转速、温度、液位、压力等信息； 对传感器的要求：线性度好、无滞环误差、特
性稳定、测量范围宽、响应迅速。
02.01.2020
西安交通大学工程训练中心
3
信号调理电路
问题：
传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信 号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和 控制。
解决：电压放大、整形、电流－电压转换、频率 －电压转换等；
信号调理电路：对传感器的输出信号施行一定预 处理的装置，使信号适于显示或控制。 主要技术：电子技术——运算放大器
测量同一被测量：不同的测量方法不同的传感 器及相应的信号调理电路。
同一传感器可以用于不同的工业系统。
02.01.2020
西安交通大学工程训练中心
4
典型测量系统的组成
直流电源
现场 物理量
传感器
可用
信号 信号调理 电路
测量系统 显示装置
万用表
控制装置
信号发生器
示波器
02.01.2020
西安交通大学工程训练中心
5
常用仪器在测量系统中的应用
信号发生器：产生标准信号（不同波形种类、不 同频率和幅值的信号）；
调试和维修时，模拟传感器的输出信号
示波器：测量并显示电路中不同点的信号；
02.01.2020
西安交通大学工程训练中心
10
理想运算放大器
理想运放是一个高增益、高输入电阻、低输出电阻的器件。 1反相输1入端_
V2
Vi
ri ro
_
AVi +
V1
2+
3
Vo
2同相输入端
V oA V i A (V +-V -)
性稳定、测量范围宽、响应迅速。
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3
信号调理电路
问题：
传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信 号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和 控制。
解决：电压放大、整形、电流－电压转换、频率 －电压转换等；
信号调理电路：对传感器的输出信号施行一定预 处理的装置，使信号适于显示或控制。 主要技术：电子技术——运算放大器
测量同一被测量：不同的测量方法不同的传感 器及相应的信号调理电路。
同一传感器可以用于不同的工业系统。
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4
典型测量系统的组成
直流电源
现场 物理量
传感器
可用
信号 信号调理 电路
测量系统 显示装置
万用表
控制装置
信号发生器
示波器
02.01.2020
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5
常用仪器在测量系统中的应用
信号发生器：产生标准信号（不同波形种类、不 同频率和幅值的信号）；
调试和维修时，模拟传感器的输出信号
示波器：测量并显示电路中不同点的信号；
02.01.2020
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10
理想运算放大器
理想运放是一个高增益、高输入电阻、低输出电阻的器件。 1反相输1入端_
V2
Vi
ri ro
_
AVi +
V1
2+
3
Vo
2同相输入端
V oA V i A (V +-V -)
传感器与信号调理电路
传感器与信号调理电路
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训练目的
►建立对测试系统的初步认识。 ►掌握一种常用的信号调理器件——运算
产生标准信号 调试和维修时，模拟传感器的输出信 号
示波器
测量并显示电路 中不同点的信号
运算放大器
►简称运放，是一种包含许多晶体管的集成电 路，常用于信号调理；
►具有高放大倍数，高输入电阻，低输出电阻 ►能完成加、减、乘、除、微积分等多种运算
而被称为运算放大器。当然应用范围远不止 运算。
运算放大器
传感器
►本质：将被测量从一种能量形式转换成另一 种能量形式，并作为可用信号输出；
►狭义的传感器：被测量电信号； ►分类：
按输入端被测量分：力，温度，转速，位移等 按转换原理分：应变式，差动式等 按输出量分：模拟式，数字式。
信号调理电路
► 传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当， 或信号形式不适合，不能直接用于工业系统的状 态显示和控制。
放大器。 ►了解常用信号调理电路的基本输入输出
特性。
设备与器材
►信号发生器 ►双踪示波器 ►自制电路板 ►各色导线若干
现场 物理量
测量系统的构成
传感器
信号调理 电路
显示装置
►传感器：能感受规定的被测量，并按一定规 律将其转换成可用信号的器件或装置；
►信号调理电路：对传感器的输出信号施行一 定预处理的装置，使信号适于显示或控制。
－
Ud=0
同相输入端
U-
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训练目的
►建立对测试系统的初步认识。 ►掌握一种常用的信号调理器件——运算
产生标准信号 调试和维修时，模拟传感器的输出信 号
示波器
测量并显示电路 中不同点的信号
运算放大器
►简称运放，是一种包含许多晶体管的集成电 路，常用于信号调理；
►具有高放大倍数，高输入电阻，低输出电阻 ►能完成加、减、乘、除、微积分等多种运算
而被称为运算放大器。当然应用范围远不止 运算。
运算放大器
传感器
►本质：将被测量从一种能量形式转换成另一 种能量形式，并作为可用信号输出；
►狭义的传感器：被测量电信号； ►分类：
按输入端被测量分：力，温度，转速，位移等 按转换原理分：应变式，差动式等 按输出量分：模拟式，数字式。
信号调理电路
► 传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当， 或信号形式不适合，不能直接用于工业系统的状 态显示和控制。
放大器。 ►了解常用信号调理电路的基本输入输出
特性。
设备与器材
►信号发生器 ►双踪示波器 ►自制电路板 ►各色导线若干
现场 物理量
测量系统的构成
传感器
信号调理 电路
显示装置
►传感器：能感受规定的被测量，并按一定规 律将其转换成可用信号的器件或装置；
►信号调理电路：对传感器的输出信号施行一 定预处理的装置，使信号适于显示或控制。
－
Ud=0
同相输入端
U-
信号调制解调电路教学课件PPT
• 脉冲调宽信号的波形
其中T为脉冲的周期，即载波频率的倒数。
• 二、调制方法 • 1、传感器调制 • 2、电路调制 • （1）参量调宽
• （2）电压调宽
u
u0 R4 R3 R4
ux R3 R3 R4
• 三、脉冲调制信号的解调
• 脉冲调宽信号的解调主要有两种方 式：一种是将脉宽信Uo送入一个低通 滤波器，滤波后的输出uo 与脉宽B成 正比；另一种方法是Uo用作门控信号， 只有当Uo为高电平时，时钟脉冲Cp才 能通过门电路进入计数器。这样进入 计数器的脉冲数N与脉宽B 成正比。两 种方法均具有线性特性。
• 2、微分鉴频电路
（二）、斜率鉴频---失谐回路鉴频
§3-4 调相式测量电路
• 一、调相原理 • 调相就是用调制信号x去控制高频载波
信号的相位。常用的是线性调相，即让调 相信号的相位按调制信号x的线性函数进行 变化。
调相信号us的一般表达式可写为：
us =Umcos(ct +mx)
(a)调制信号 (b)载波信号 (c)调相信号 当x<0时，us滞后于uc；当x>0时，us超前于uc
• 常用的鉴频电路有微分鉴频电路、斜率 鉴频电路和相位鉴频电路。
• （一）、微分鉴频电路
• 1、鉴频原理
• 将等幅的调频信号经过微分电路变成幅值也随 频率成比例变化的调频—调幅波。然后通过包络 检波或相敏检波电路恢复出原调制信号x。
(a)调频信号 (b)调频调幅信号
(c)调制信号x(t) 微分鉴频的过程
51Ω
0.1μF 3.3kΩ 1kΩ
us uc 0.1μF
82 3 6 10 12
0.1μF 910Ω
传感器与信号调理电路完整课件幻灯片
理想运算放大器 Ii 0 1 _
Vi 0
V2
V1
2+
3
Vo
在输入一侧考虑电压关系时：反相输入端与同相 输入端的电压相等，称为“虚通”或“虚短”；
若同相端（反相端）接地，即同相端（反相端）电位为 零，则反相端（同相端）电位也为零，称为“虚地”；
在输入一侧考虑电流关系时：反相输入端与同相 输入端之间的电流为零，称为“虚断”。
R2
i 1 R1
a ia _
+10V
Vi
V a i3
V3
+
R3
-10V
Vo
虚短 V a V 3
反向输入支路
Vi -Va Va -Vo
R1
R2
虚断 ia i3 0 同向输入支路 Va V3 0
Vo
-
R2 R1
Vi
运放应用：同相比例放大器
i R2 100kW
R1 10kW -
ui
+
R3 10kW
E+
Vi
线性放大区
V+
+
Vo
E-
0
V oA V i A (V +-V -)
反向截止
E“放大”的含义
正向饱和
Vi
Vo∈( E- , E+ )
运放的工作特性曲线
理想运算放大器
理想运放是一个高增益、高输入电阻、低输出电阻的器件。 1反相输1入端_
V2
Vi
ri ro
_
AVi +
V1
2+
3
Vo
2同相输入端
考虑电压
运放应用：反相比例放大器
i 2 R2
信号调理电路
滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。“接收信号”相当于被 观测的随机过程，“有用信号”相当于被估计的随机过程。例如用雷达跟踪飞机，测得的飞机位置的数据中，含 有测量误差及其他随机干扰，如何利用这些数据尽可能准确地估计出飞机在每一时刻的位置、速度、加速度等， 并预测飞机未来的位置，就是一个滤波与预测问题。这类问题在电子技术、航天科学、控制工程及其他科学技术 部门中都是大量存在的。历史上最早考虑的是维纳滤波，后来R.E.卡尔曼和R.S.布西于20世纪60年代提出了卡尔 曼滤波。现对一般的非线性滤波问题的研究相当活跃。
与传统无线电不同，软件无线电要求尽可能地以数字形式处理无线信号，因此必须将A/D和D/A转换器尽可 能地向天线端推移，这就对A/D和D/A转换器的性能提出了更高的要求。主要体现在两个方面。
（1）采样速率。依据采样定理，A/D转换器的抽样频率fs应大于2Wa（Wa为被采样信号的带宽）。在实际中， 由于A/D转换器件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响，一般选取fs>2.5Wa。
（2）分辨率。采样值的位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求，一般分辨率80dB 的动态范围要求下不能低于12位。
谢谢观看
信号调理电路
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的电路
01 简介
目录
02 信号调理
03 调理技术组成
04 信号滤波
05 信号隔离
06 模数转换
基本信息
信号调理电路（signal conditioning circuit）是指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的电路。
与传统无线电不同，软件无线电要求尽可能地以数字形式处理无线信号，因此必须将A/D和D/A转换器尽可 能地向天线端推移，这就对A/D和D/A转换器的性能提出了更高的要求。主要体现在两个方面。
（1）采样速率。依据采样定理，A/D转换器的抽样频率fs应大于2Wa（Wa为被采样信号的带宽）。在实际中， 由于A/D转换器件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响，一般选取fs>2.5Wa。
（2）分辨率。采样值的位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求，一般分辨率80dB 的动态范围要求下不能低于12位。
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信号调理电路
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的电路
01 简介
目录
02 信号调理
03 调理技术组成
04 信号滤波
05 信号隔离
06 模数转换
基本信息
信号调理电路（signal conditioning circuit）是指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的电路。
传感器与信号调理电路完整课件
位置、转速、温度、液位、压力等信息； 对传感器的要求：线性度好、无滞环误差、特
性稳定、测量范围宽、响应迅速。
2020/11/3
精品课件
3
信号调理电路
问题：
传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信 号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和 控制。
解决：电压放大、整形、电流－电压转换、频率 －电压转换等；
面包板的插孔间距、集成电路封装
软尺寸与硬尺寸
软引线尺寸：元器件安装到面包板或印制电路板上时，元器件对 焊盘间距要求不是很严格，如：普通电阻、电容、小功率三极管、 二极管等；
硬引线尺寸：元器件对安装尺寸有严格要求，如：大功率三极管、 继电器、电位器、集成电路。
DIP封装：双列直插封装，一般管脚数小于100
双踪观察输入输出波形，记录输
出uop-p；
连续增大ui的幅值，记录出现饱
和现象时输入、输出信号的峰峰 值。
uip-p(V) uop-p(V) 0.4 0.8 1.2 1.8 2.5
uop-pR1R +1R2uip-p11uip-p
临界饱和时：
uˆ ip -p
; uˆ o p -p
。
2020/11/3
+
R3
-10V
Vo
Va=0 a点常称“虚地”点
虚断 虚短
2020/11/3
ia i3 0 Va V3 V3 i3R0
i2 i1
i1
Vi- Va R1
Va
0 i2
精品课件
Va -Vo R2
Vo
-
R2 R1
Vi
17
运放应用：反相比例放大器
R2
i 1 R1
性稳定、测量范围宽、响应迅速。
2020/11/3
精品课件
3
信号调理电路
问题：
传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信 号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和 控制。
解决：电压放大、整形、电流－电压转换、频率 －电压转换等；
面包板的插孔间距、集成电路封装
软尺寸与硬尺寸
软引线尺寸：元器件安装到面包板或印制电路板上时，元器件对 焊盘间距要求不是很严格，如：普通电阻、电容、小功率三极管、 二极管等；
硬引线尺寸：元器件对安装尺寸有严格要求，如：大功率三极管、 继电器、电位器、集成电路。
DIP封装：双列直插封装，一般管脚数小于100
双踪观察输入输出波形，记录输
出uop-p；
连续增大ui的幅值，记录出现饱
和现象时输入、输出信号的峰峰 值。
uip-p(V) uop-p(V) 0.4 0.8 1.2 1.8 2.5
uop-pR1R +1R2uip-p11uip-p
临界饱和时：
uˆ ip -p
; uˆ o p -p
。
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+
R3
-10V
Vo
Va=0 a点常称“虚地”点
虚断 虚短
2020/11/3
ia i3 0 Va V3 V3 i3R0
i2 i1
i1
Vi- Va R1
Va
0 i2
精品课件
Va -Vo R2
Vo
-
R2 R1
Vi
17
运放应用：反相比例放大器
R2
i 1 R1
第5章信号调理电路PPT课件
2020/11/7
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5.2.5 程控增益放大电路
是通过数字逻辑电路或计算机编程来改变增益的方法，也称为 可编程增益放大电路，简称PGA 结构形式多种多样，分为单运放、多运放、仪表放大器和单片 集成程控增益放大电路 多路模拟开关
2020/11/7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A2A1A0为地址选择端，COM为公共端， GND为接地端，当A2A1A0 ＝000时，开关 S0闭合，通道I0与公共端COM接通，其他 开关断开；当 A2A1A0 ＝001时，开关S1闭 合，通道I1与公共端COM接通，其他开关 断开；…，依此类推。当禁止端EN=0时， 通道I0～I7均不通。
• 测量精度高，其精度取决于电位器的精度。
• 输出与供桥电源电压无关，可避免由于电源
电压的不稳定而带来的干扰。
2020/11/7
9
5.1.3 交流电桥
交流电桥平衡条件：
即： 幅值平衡
相角平衡
平衡条件 (R3j 1C3)R2(R4j1C4)R1
即 R3R2 R4R1
R2 R1 C3 C4
2020/11/7
信号调理电路
Signal Conditioning Circuit
2020/11/7
1
信号调理电路
电桥 信号的放大电路 信号的转换电路 滤波电路 调制与解调
2020/11/7
2
5.1 电 桥
测量电桥有以下几个特点： (1)能把电阻、电容、电感等电抗参数的变化，变换成 电压或电流的变化，便于信号的放大和处理。 (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。
信号的调理与显示记录PPT课件
到显示、记录或分析仪器中去。其主要原因是大 多数传感器输出的电信号很微弱，需要进一步放 大，有的还要进行阻抗变换；有些传感器输出的 是电参量，要转换为电能量；输出信号中混杂有 干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比；若测试 工作仅对部分频段的信号感兴趣，则有必要从输 出信号中分离出所需的频率成分；因此，传感器 的输出信号要经过适当的调理，使之与后续测试 环节相适应。常用的信号调理环节有：电桥、放 大器、滤波器、调制器与解调器等。
R1,R2,R3,R4作为四个 桥臂，在a、c两端接入 直流电源ue，在b、d两
端输出电压uo。
工作原理：利用四个 桥臂中的一个或数个的 阻值变化而引起电桥输 出电压的变化 。
1. 直流电桥平衡条件：
I1
u0 R1 R2
;
I2
u0 R3 R4
U ab
I1R1
R1 R1 R2
u0
U ad
I 2 R4
2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰 噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。或者提取 感兴趣的频率成分。
3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
被测量经传感器之后的输出信号一般具有以下特点：
信号比较微弱； 为非电压信号； 携带噪声信号等。
因此，还需进一步调理、放大、滤波等加工处理。
U0
(2R
R(R1 R2 R3 R1 R2 )(2R
R4 ) R3 R4 )
当
时可以得到：
组桥时，应变片的灵敏系数K必须一致，上式又可写成
结论：
➢ 电桥输出电压和各桥臂电阻变化量的代数和成正比，所以电桥 输出电压可以反映被测量引起的电阻值的变化量。如果桥臂电 阻变化由电阻应变片阻值的变化产生，则电桥的输出电压和应 变成线性关系：
R1,R2,R3,R4作为四个 桥臂，在a、c两端接入 直流电源ue，在b、d两
端输出电压uo。
工作原理：利用四个 桥臂中的一个或数个的 阻值变化而引起电桥输 出电压的变化 。
1. 直流电桥平衡条件：
I1
u0 R1 R2
;
I2
u0 R3 R4
U ab
I1R1
R1 R1 R2
u0
U ad
I 2 R4
2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰 噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。或者提取 感兴趣的频率成分。
3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
被测量经传感器之后的输出信号一般具有以下特点：
信号比较微弱； 为非电压信号； 携带噪声信号等。
因此，还需进一步调理、放大、滤波等加工处理。
U0
(2R
R(R1 R2 R3 R1 R2 )(2R
R4 ) R3 R4 )
当
时可以得到：
组桥时，应变片的灵敏系数K必须一致，上式又可写成
结论：
➢ 电桥输出电压和各桥臂电阻变化量的代数和成正比，所以电桥 输出电压可以反映被测量引起的电阻值的变化量。如果桥臂电 阻变化由电阻应变片阻值的变化产生，则电桥的输出电压和应 变成线性关系：
传感器信号调理电路ppt课件
理，(3)去除无用信号。
ppt课件.
3
传感器输入的信号是一种原始的待处理电信号， 一般不方便直接使用，需要进行加工处理，这就是 传感器的信号调理。信号调理电路将传感器输出的 微弱信号转换为电压、电流或频率等便于测量的电 信号，输出信号精度较高。
常用的信号调理电路有放大电路、滤波电路及调 制与解调电路等
的铂电阻，热敏电阻；电阻应变式传感器的应变片。 电路的作用：将电阻变化转换为易测的电参数，如电 桥将电阻变换成电压或电流输出；振荡电路将电阻变 化转换成频率。
(2) 电容型 传感器敏感元件将被测量转换为电容变化。如电容
式线位移、角位移传感器；电容式液位计等。 电路的作用：将电容量的变化转换为易于处理的电压 或电流信号，或通过振荡电路转换成频率信号。
常用电路：
包括放大、调整、电桥、信号变换、电气隔离、阻抗变
换、调制解调、线性化和滤波等电路以及激励传感器的
驱动电路，常称为传感器电ppt课路件. 。
2
对于数字测量系统，除了使传感器输出信号（包括电压、 动态范围、信号源内阻、带宽等参数指标）适合于转换为 离散数据流外，信号调理的作用还在于满足模拟传感器与 数字DAQS之间的接口要求：(1)信号隔离，(2)信号的预处
况下，电路元器件越多可靠性越低，因此，简化电路结
构是提高可靠性的有效办法。
(5)经济性
在满足性能要求的前提下，尽可能地简化电路，合
理设计电路和选用元器件，以获得好的性价比。
另外，实现低功耗是一个ppt课重件. 要的考虑因素。
7
1.2 根据传感器输出参量类型进行信号转换
(1பைடு நூலகம் 电阻型 敏感元件将被测量转换为电阻变化。如温度传感器
电流变化。
ppt课件.
3
传感器输入的信号是一种原始的待处理电信号， 一般不方便直接使用，需要进行加工处理，这就是 传感器的信号调理。信号调理电路将传感器输出的 微弱信号转换为电压、电流或频率等便于测量的电 信号，输出信号精度较高。
常用的信号调理电路有放大电路、滤波电路及调 制与解调电路等
的铂电阻，热敏电阻；电阻应变式传感器的应变片。 电路的作用：将电阻变化转换为易测的电参数，如电 桥将电阻变换成电压或电流输出；振荡电路将电阻变 化转换成频率。
(2) 电容型 传感器敏感元件将被测量转换为电容变化。如电容
式线位移、角位移传感器；电容式液位计等。 电路的作用：将电容量的变化转换为易于处理的电压 或电流信号，或通过振荡电路转换成频率信号。
常用电路：
包括放大、调整、电桥、信号变换、电气隔离、阻抗变
换、调制解调、线性化和滤波等电路以及激励传感器的
驱动电路，常称为传感器电ppt课路件. 。
2
对于数字测量系统，除了使传感器输出信号（包括电压、 动态范围、信号源内阻、带宽等参数指标）适合于转换为 离散数据流外，信号调理的作用还在于满足模拟传感器与 数字DAQS之间的接口要求：(1)信号隔离，(2)信号的预处
况下，电路元器件越多可靠性越低，因此，简化电路结
构是提高可靠性的有效办法。
(5)经济性
在满足性能要求的前提下，尽可能地简化电路，合
理设计电路和选用元器件，以获得好的性价比。
另外，实现低功耗是一个ppt课重件. 要的考虑因素。
7
1.2 根据传感器输出参量类型进行信号转换
(1பைடு நூலகம் 电阻型 敏感元件将被测量转换为电阻变化。如温度传感器
电流变化。
测控电路--信号调制解调电路幻灯片PPT
18
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.2 包络检波电路 什么是包络检波？
从已调信号中检出调制信号的过程称为解 调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随 调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形 状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包 络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。
测控电路
Ω Ω Ω u s m X 2 m c o s (c ) t m X 2 m c o s (c ) t U x m c o stc o sc t
测控电路
8
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 3.1.1 调幅原理与方法
(3) 在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz， 应怎样选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号放 大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频 带？
us/2 O
uo
uA
t
半波整流器
低通滤波器
O
t
uo
R4 R3
(uA
us ) 2
uo O
t
测控电路
25
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
VD1 R4
us R1
∞ -
VD2
R2
+
+ N1
u1 R5
uo
VD3
∞
R3
+
+ N2
VD4 u2
线性全波检波电路之二
3.1.2 包络检波电路
us
O
t
u1
O
精
3. 信号调制解调电路
测控电路
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型 调幅式测量电路 调频式测量电路 调相式测量电路 脉冲调制式测量电路
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使a，b，c三点一线应满足
即满足
RH ' a RH ' b aRH R bRH R bRH R c RR HaRR Hb 精选PR PT R HbRR H22c
5.3线性化
解得：
RRHb RH bRHc2RHR aHc
RH aRH c2RHb
电阻
RHa RHb RHc
整电路
精选PPT
7
5.2电平调整
5.2.3有源电平调整
有源电平调整电路普遍采用
Rf
运算放大器，如反相放大电
路、同相放大电路等。
Vo
Rf Ri
Vi
-
+
Vo
Vi Ri
+
Rp
R2
反相放大电路
精选PPT
8
5.2电平调整
有源电平调整的特点
可以实现放大或衰减，调整方便； 满足了阻抗匹配要求；
放大电路的带宽有限，一般厂家给增益带宽积， 如30MHz，若G=1000，则带宽小于30KHz ；
第五章 信号调理
5.1概述
5.2电平调整
5.3线性化
5.4信号变换
5.5滤波与阻抗匹配
5.6模拟数字转换电路
精选PPT
1
5.1概述
5.1.1检测系统的构成
力 位移 速度 加速度 压力 流量 温度
电阻式 电容式 电感式 压电式 热电式 光电式 磁电式
电桥 放大器 滤波器 调制器 解调器 运算器 阻抗变换器
RG
R4
R1
-
R3
+
+
-+
R2
+
R2
增益可调的双运放电压调整电路
精选PPT
Vo
14
5.2电平调整
电路的输出为
Vo
R4 R3
R4 RG
R4R2 R3RG
R4R2 R3R1
Vi1
R4 R3
R4 RG
R4R2 R3RG
1Vi2
R4R2 R3R1
Vref
选取电阻值，使 R4R 1 R2R 3输出简化为：
5.2电平调整
电路的输出为
V o2 1R R 3 42R R G 4 V i2V i1V re fV shi
精选PPT
17
5.3线性化
5.3.1为何进行线性化 检测系统中希望输入输出特性是线性化的。 实际传感器大多数是非线性化的。 减少计算量，提高运算速度； 满足线性刻度； 使用方便。
Vo1R R3 42R RG 4V 精i选2PP T Vi1 Vref
15
5.2电平调整
Vshift R5
R6
R2
RG
R4
Vref
R1
Vi1 Vi2
-
R3
+
+ R2
-+ +
R2
-+
+ R2
Vo
具有正负零位电压调整的三运放电压调整电路
R1= R4， R2= R3， R5= R6 精选PPT
16
R3 R2
双运放电压调整电路的输出简化为：
Vo
R R34
1Vi2
Vi1 Vref
精选PPT
12
5.2电平调整
双运放电压调整电路的增益为
G R4 1 R3
改变增益且保证CMRR不变，须同时调整两个电阻值。
能否只调整一个电阻值就达到目的？
精选PPT
13
5.2电平调整
Vref Vi1 Vi2
R2
笔式记录仪 光线示波器 磁带记录仪 电子示波器 半导体存储器 显示器 磁卡
数据处理器 频谱分析仪
FFT 实时信号分析仪 电子计算机
被测对象 传感器 激发装置
中间变换 测量装置
显示及 记录装置
精选PPT
实验结果 处理装置
2
5.1概述
5.1.2信号调理的基本概念
信号调理：对传感器输出信号进行操作，将其 转换成满足后续传输与处理系统要求的信号
放大器本身的噪声影响； Et 4kTRf
放大器参数影响：输入失精调选PP电T 流、输入失调电压9
5.2电平调整
5.2.4有源电平调整实例
某差动压力传感器的输出为33mV~58mV，数据 采集卡输入范围为0.5V~4.5V，因此中间需要电 平调整电路。
调整电路应具有如下特性：
33mV~58mV调整成0.5V~4V（留0.5V余量）
用简单的无源器件（如电阻）与敏感器件并 联或串联，只要电阻值选择合适，就可以将非 线性校正到满意的程度。
如湿敏电阻的线性化
精选PPT
20
5.3线性化
电阻
RHa RHb RHc
a
b c
RH
Ha Hb Hc 相对湿度RH% 湿敏电阻的线性化
精选PPT
R R’h
21
5.3线性化
并联后的总电阻为
RH'
RRH R RH
a b c
Ha Hb Hc 相对湿度RH%
湿敏电阻修精正选后PPT的特性曲线
精选PPT
4
5.2电平调整
5.2.1为何进行电平调整 检测系统中虽然可以采用输出标准信号的变送器， 但在具体设计中也常用传感器加电平调整的方案。 原因有三：
变送器虽然方便但成本较高，缺乏调节环节；
在检测系统设计与调试过程中，为了得到理想的传 函常常调整传感器/放大器的传函；
变送器量程也是标准的，不精选能PPT全满足工程要求。 5
精选PPT
10
5.2电平调整
R2
R4
Vref
R1
Vi1
-
R3
+
+ R2
-+ +
Vo
Vi2
R2
双运放电压调整电路
精选PPT
11
5.2电平调整
双运放电压调整电路的输出为
V oR R 3 4 R R 1 21 V i1 R R 3 41 V i2R R 4 3R R 1 2V re 选取电阻值，使 R 4 R 1 ，则电路具有较高CMRR，
精选PPT
18
5.3线性化
5.3.2线性化的方法 数字式线性化：单片机、嵌入式系统、专用芯片；
灵活，适用性强，速度有限，难
以满足动态检测场合。
模拟式线性化：在信号调理电路中加入模拟非线
性环节。
按使用元件分：无源线性化精选、PPT有源线性化
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5.3线性化
硬件线性化的特点
实时性强、简便、经济、可靠，应用广泛。 5.3.3无源线性化电路
5.2电平调整
5.2.2无源电平调整
该电路可以实现信号的衰减
Vo
R2 R1 R2
Vi
Vi
R1
Vo
R2
无源电平调整电路
精选PPT
6
5.2电平调整
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
信号调理与检测电路关系：界限不很清楚，有
时二者合二为一。如有些教材将电阻抗-电压转
换电路（电阻、电感、电容等检测电路）归为
信号调理电路。
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5.1概述
5.1.3信号调理的类型
电平调整（放大或衰减） 线性化（非线性信号调正成线性信号） 信号形式变换（如电压电流变换） 滤波与阻抗匹配（滤波电路、传感器内 部阻抗或电缆阻抗引起重大误差的处理）