传感器与信号调理电路完整 ppt课件

A→∞ ri→∞
Vi
Vo A
Vo
(E- , E+ ) A
0
ro→0 Vo∈(E-,E+)
Ii
Vi ri
Vi 0 ri
0
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考虑电压 虚通
V+=V- 虚短
Ii=0 虚断 考虑电流
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传感器与信号调理电路完整 Ii 0 1 _
Vi 0
V2
V1
2+
由于集成运放具有性能稳定、可靠性高、寿命长、 体积小、重量轻、耗电量少等优点，得到了广泛 的应用；
注意：集成运算放大器是一个有源器件。
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传感器与信号调理电路完整
运算放大器的符号以及常见的运算放大器：
E+
V+
-
V-
+
Vo
E-
OP07
+V 8765
-
_
运放的工作特性曲线
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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 -)
A很大，1000以上 ri很大，兆欧以上 ro很小，可以忽略 Vo有限，电源电压范围内
有单端和差动两种输入方式
一个输出端；
V-
E+ -
Vi
V+
+
Vo
E-
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“放大”的含义及工作特性曲线 Vo
V-
E+ -
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+ )
传感器与信号调理电路完 整
传感器与信号调理电路
传感器与信号调理电路完整
如何测量你的体温？ 包括：获取温度信号以及处理温度信号
温度测量系统
温度
电信号
温度
信号
传感器
预处理
符合要求 的信号
本讲我们将了解测量系统的组成，包括信号的获 取以及信号的预处理。另外，着重介绍在信号处 理中使用最多的器件：运算放大器。
虚断：把电路分为两个电阻串并联的支路； 虚短：V+=V-，即两个支路之间的关系； 使用电阻串并联的方法求解（设电流 i）。
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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传感器与信号调理电路完整
运放内部并没有所谓的“工作方式”，它只会按 照运放的工作特性曲线工作（即对所有的“工作 方式”都一样）；
所谓的“工作方式”是依运放的外部连接而引入 的说明。
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OP07 +
+
LM324
14 13 12 11 10 9
8
GND
-
或－V
-
+
+
324
+
+
-
-
+V
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1
2
34
-V
管脚起始 朝左
1
2
345
6
7
管脚序号逆时针方向增长！！
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传感器与信号调理电路完整
运算放大器简称为运放；
运放有两个输入端：
同相输入端
反相输入端
示波器：测量并显示电路中不同点的信号；
直流电源：为系统各部分供电；
万用表：最方便的检测仪器
可测量电压、电流、电阻、电容、电感、温度……
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集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放 大器件；
完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对 数、反对数、平方、开方等）、信号处理（滤波、 调制等）以及波形的产生和变换等功能；
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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
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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
Vi＝V1－V2
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ui
Vr
+10V
-
+
uo
i R2 100kW
R1 10kW -
+10V
uo
Biblioteka Baidu
ui
+
R3 10kW
-10V
开环方式
输出端与输入端之间除 地线外没有连接；
如：比较器。
反馈方式
有信号从输出端经过某 种电路回到输入端，构 成反馈回路。
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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”。
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i R2 100kW
R1 10kW
-
ui
a
+
+10V
uo
R3 100kW
-10V
i1
R2
R1
uib
-
uia
R3 i2
+
uo
R4
单端输入方式
一端接输入信号，另一 端接地（或通过电阻接 地）
同相输入
反相输入
差动输入方式（双端输入）
输入信号V1和V2同时加在同相 端1和反相端2上
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力的测量与差动放大
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被测量
传感器
传感器与信号调理电物 化路理 学量 量 完整 生物学量
可用信号
传感器定义：能感受某种信息（被测量），并 按一定规律将其转换成可用信号的器件或装置；
可用信号：某一定场合中便于传输和处理且可以使用 的信号，常是电量。
传感器的本质：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； 传感器是工业系统的感官，获取工业系统中的
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。
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传感器与信号调理电路完整
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。