采样保持电路

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LM124:为军品,工作温度范围为-55℃~125℃; LM224:为工业用品,工作温度范围为-25℃~85℃; LM324:为民用品,工作温度范围为0℃~70℃。
3.3.1 模拟信号放大及集成电路运放简介
1、集成运放简介 作为简单的小信号放大电路有下图两种基本接法:
图3-11 用集成运放实现小信号放大电路 (a) 同相放大器 (b) 反相放大器。
PN结结电压的变化通过电桥输出给放大器,电桥 输出为mV级信号,采用一般通用运放即可完成放 大任务。
3.3.2 放大电路实例
2、PN结测温放大电路
图3-15 PN结测温放大电路
3.3.2 放大电路实例
3、热电耦测量放大电路 热电偶是一种高温测量传感器,图3-17所示为
实际应用的热电偶测高温的检测放大电路。
1、传感器的组成 1)敏感元件 有的非电量无法直接变换为电量,必须先变为易 于转换成电量的另一种非电量。能完成这种预变换 的器件称为敏感元件。 2)变换器 能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换 器。变换器是不可缺少的。 实际常无法将敏感元件与变换器严格加以区别。
3.2.1 传感器简介
2、传感器的分类 (1)按输入被测量分类
字信号。 D/A转换器:将数字信号还原成模拟信号。
§ 3.2 传感器及其应用
3.2.1 传感器简介 1、传感器的定义:
感受和响应规定的被测量,并按一定规律将其转换成有用 输出,特别是完成从非电量到电量的转换。 2、传感器的组成
由敏感元件和变换器两部分组成,如图所示:
图3-2 传感器组成
3.2.1 传感器简介
Avf

R1 Rw2
R
Avf

R2 Rw2
R
3.3.2 放大电路实例
5、程控放大器量程自动切换 当被测参数动态范围较宽时,为保证或提 高测量精度,必须进行量程的切换。用程控 放大器能进行量程自动切换。图3-18为实 现这一任务的原理图。 若图中放大器增益为1、10、100三档,则 可以用软件实现量程的自动切换,其程序框 图如下:
基本 被测量
派生的被测量
基本 被测量
派生的被测量
热工量 温度、热量、比热、 物理量、气体(液体)化学
压力、压差、流量、 化学量 成分、浓度、盐度、
流速、风速、真空
粘度、湿度、密度、

比重
机械量 位移、尺寸、形状、 生物量、心音、血压、体温、
应力、力矩、振动、 医学量 气流量、心电流、
加速度、噪声
眼压、脑电波
2、传感器的分类 (3)按输出信号形式分类
图3-3 传感器按输出信号形式的分类
3.2.2 传感器应用实例
1、AD590电流输出式精密集成温度传感器 是 恒流源式模拟温度传感器。 动态阻抗高、响应速度快、传输距离远、 体积小、微功耗;测温误差小,无需进行 非线性校准。 适合于远距离测温、控温。
3.2.2 传感器应用实例
一差动跟随器,其增益近似为1。放大倍数为:
AV
V0 V2 V1
A
V
Rf R
1
Rf 1 Rf 2 Rw

当A1和A2性能对称,漂移大大减小,高输入阻抗和高共模 抑制比,适宜与微小信号输出的传感器配合使用。
Rw是调整放大倍数的外接电阻,最好用多圈电位器。若A1、
A2采用7650,将是非常优质的放大器。
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
1、8位DAC接口 典型的CPU系统与DAC的接口如下图所示:
图 3-21 8位DAC接口
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
1、8位DAC接口 通过74100锁存器把8位DAC连接到CPU系
统。 CPU把数字存入锁存器。 DAC把二进制数变换为输出电流。 741型集成运放把电流变换为0~1V的输出
第3章 预处理电路及数据采集
§3.1 概 述 §3.2 传感器及其应用 §3.3 模拟信号放大电路 §3.4 DAC接口 §3.5 ADC接口 §3.6 数据采集系统
习题与思考题
§3.1 概 述
智能仪器是一种典型的微机应用系统。 用计算机对模拟世界实行控制时,应先 把模拟信号转换为数字信号,然后由计 算机进行各种处理,再存储、显示,或 还原成模拟信号,输出到模拟世界进行 种种控制。
机分两次发出10位数据,低8位到锁存器A,高2位 到锁存器B。
图3-22 10位DAC接口之一
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
2、10位DAC接口 设DPTR规定了待转换数的存贮单元地址,单片
机执行下面几条指令就完成了一次D/A转换。
MOVX A, @DPTR MOV R1, #2CH MOVX @R1 ,A INC DPTR INC R1 MOVX A, @DPTR MOVX @R1 ,A
图3-14 +5V供电的压力传感器桥路
3.3.2 放大电路实例
2、PN结测温放大电路 如下图,PN结为正偏,温度一定时PN结两端的
结电压固定。当环境温度变化(-30℃~+150℃)时,
结电压会随温度上升而线性下降V, V的大小与流
过PN结的正向电流有关,
当IPN=50A时,V≈-2mV/℃ 。
当共模干扰较强时宜用测量放大器。它以差动输入,有 高共模抑制比、高增益、低噪声和高输入阻抗的特点。
3.3.1 模拟信号放大及集成电路运放简介
下图为3个运放组成的测量放大器(亦称仪表放大器)
图3-12 测量放大器原理图
3.3.1 模拟信号放大及集成电路运放简介
2、测量放大器
图中差动输入端V1和V2分别是A1、A2的同相输入端,A3是
R1 R
选择不同的开关闭合,即可改变增益。如用软件对开关
闭合进行选择,即可由程序控制放大器增益。
图3-18 增益可编程放大器
3.3.2 放大电路实例
4、增益可编程放大电路
图3-19 由4051组成的程控增益放大电 路
4051为多路模拟开关,A、B、C为通道选择线。
当选择通道0时,增益为: 当选择通道1时,增益为:
集成运放内部电路通常由:偏 置电路、差动输入电路、中间 放大器级、输出及过载保护电 路组成。
图3-9 集成运放示意图
运放的开环放大倍数可达104,构成闭环负反馈放 大电路时,电压放大倍数只取决于外加电阻的比值。
3.3.1 模拟信号放大及集成电路运放简介
1、集成运放简介
A741:通用、价廉,常用在小信号(mV级)放大器 中。 OP07、ICL7650:一类高精度、低温漂的运算放大 器。 LM124/LM224/LM324:单片高增益四运算放大器。
3.3.2 放大电路实例
1、AD620仪表放大器 由典型的三运放改进而成的单片仪表放大器,如下 图所示:
图3-13 AD620原理电路图
3.3.2 放大电路实例
1、AD620仪表放大器
小尺寸、低功耗、低噪声、低漂移和低价格,特别适于低 压供电的高阻抗压力传感器。
下图为一个3 k、+5V供电的压力传感器桥路。
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
1、8位DAC接口 该斜波电压由255个阶梯组成,峰-峰值为1V, 故每个阶梯电压增量为1/255V,持续时间 t 取决 于DELAY的延时。
图 3-21波形图
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
2、10位DAC接口 下图是8位单片机与10位DAC的一种接口,单片
图3-17 热电偶测高温放大电路
3.3.2 放大电路实例
3、热电耦测来自百度文库放大电路
由于热电偶Tc 的电压输出决定于热端与
冷端的温度差,理论上应使冷端温度为基 点即0℃,而实际上冷端温度通常为室温, 所以图中利用PN结的结电压随温度上升而 线性下降的特性来进行补偿。
3.3.2 放大电路实例
3、热电耦测量放大电路 热端每变化1℃,K型热电偶有40mV的电
AD590远程测温电路
3.2.2 传感器应用实例
2、LM35系列电压输出式集成温度传感器 LM35的灵敏度为10mV/℃,常温下测温精 度绝对值为0.5℃以内,耗电最大70A ,自身 发热对测量精度影响在0.1℃以内。 采用+4V以上单电源供电时,测温范围为 2℃~150℃; 采用双电源供电时,测温范围为-55℃~ 150℃(金属壳封装)和-40℃~110℃ (TO-92封装)。
的测温电路,如下图。输出电压Vo=10mV×t(t为测量温
度值),温度测量范围为-20℃~+100℃。
图3-7 温度传感器测温电路
3.2.2 传感器应用实例
2、 LM35系列电压输出式集成温度传感器 2)温度/频率变换电路
用V/F变换器LM131、集成温度传感器LM35或 LM45及光偶4N128,组成输入输出隔离的温度/ 频率变换电路,如图3-8。光偶还进行电平转换。
1、 AD590电流输出式精密集成温度传感器 外型与小功率晶体管相仿,共有3个管脚: 1脚为正极,2脚为负极,3脚接管壳。 使用时将3脚接地可起到屏蔽作用。
图3-4 AD590的外形及符号 (a) TO-52封装的外形;(b) 符号。
3.2.2 传感器应用实例
1、 AD590电流输出式精密集成温度传感器 下图电路可以测量千米之外的温度。 AD590输出电流经屏蔽线、1k电阻,产生 1mV的电压加在放大器的输入正端,屏蔽线两
3.2.1 传感器简介
2、传感器的分类
(2)按工作原理分类
工作原理 变电阻 变磁阻 变电容 变谐振频率 变电荷 变电势
传感器举例 电位器式、应变式、压阻式等传感器 电感式、差动变压器式、涡流式等传感器 电容式、温敏式等传感器 振动膜(筒弦、梁)式等传感器 压电式传感器 霍尔式、热电偶式传感器
3.2.1 传感器简介
侧的RC环滤除干扰。
当温度为-55℃~+100℃时,输出电压以 100mV/℃的规律变化,输出范围为-5.5V~ +10V。
AD590直接输出的为绝对温度,为了以摄氏 温度读出,需要在放大器的负端加上273.2mV 电压,这一电压由LM1403经电阻分压产生。
3.2.2 传感器应用实例
1、 AD590电流输出式精密集成温度传感 器
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
2、10位DAC接口 存在问题:在输出低8位 和高2位中间,DAC会产
生 “毛刺”,如图所示。
位差输出,其灵敏度为微伏级。这里采用 OP07构成低漂移、高精度前置放大器,后 面再接一级由741构成的续接放大器就可将 毫伏级信号放大到需要的幅度,如0V~5V。
3.3.2 放大电路实例
4、增益可编程放大电路
下图为用改变反馈电阻的方法来控制放大倍数。
当开关S1闭合,其余开关断开,放大倍数:
Avf
3.2.2 传感器应用实例
2、 LM35系列电压输出式集成温度传感器 LM35外形如下图所示:
图3-6 LM35封装形式及管脚图
下面介绍两个实际应用电路。
3.2.2 传感器应用实例
2、LM35系列电压输出式集成温度传感器 1)-20℃~+100℃测温电路 利用LM35或LM45及二极管1N914可以组成单电源供电
其温度测量范围为25℃~+100℃,响应的频率 输出为25Hz~1000Hz。图中由5k电位器来调整, 使100℃时电路输出为1000Hz。
3.2.2 传感器应用实例
2、LM35系列电压输出式集成温度传感器 2)温度/频率变换电路
图3-8 温度/频率变换电路
§3.3 模拟信号放大电路
3.3.1 模拟信号放大及集成运放简介 1、集成运放简介
电压,该输出模拟电压与数字量成比例。
3.4.1 DAC与微机接口的一般方法
1、8位DAC接口 下列程序可产生一个线性增加的斜波电压。
MOV SP,#53H
CLR A
MOV R1,#17H LOOP: MOVX @R1,A
ACALL DELAY
INC A
AJMP LOOP
DELAY: …
; 延时子程序
3.3.2 放大电路实例
5、程控放大器 量程自动切换
图3-20 自动量程切换程序框图
§3.4 DAC接口
DAC的功能是把数字量转换为与其成比例的 模拟电压或电流信号。
数字量可为任何一种编码形式,如无符号二 进制数、2补数、BCD码等。
DAC的分辨率取决于位数,有8位、10位、 12位等,通常不超过16位。
§3.1 概 述
典型的微机控制的数据采集与处理系统框图如下:
图3-1 微型机控制的数据采集和处理系统框图
§3.1 概 述
传感器:将非电量转换为电量。 放大器:把微弱的模拟信号适当放大。 滤波器:把信号中无用的频率分量滤除掉。 采样保持电路:使信号成为时间离散信号。 A/D转换器:对信号幅度进行量化,输出数
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