第10章常用的检测电路

1、第第1010章章 常用的检测电路常用的检测电路 本章从测试系统角度出发，介绍测量系本章从测试系统角度出发，介绍测量系统中常用的：统中常用的： 信号放大电路信号放大电路 信号处理电路信号处理电路 信号转换电路信号转换电路 系统抗干扰技术系统抗干扰技术 直流放大电路直流放大电路 电压增益电压增益: :1) 1) 反相放大器反相放大器 1RRAFv 反馈电阻反馈电阻R RF F值不能太大，否则会产生较大的值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R R1 1的的取值应远大于信号源取值应远大于信号源U Ui i的内阻。的内阻。 10.1 1

2、0.1 信号放大电路信号放大电路2)2)同相放大器同相放大器 同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于抗很低的特点，广泛用于前置放大级前置放大级。 同相放大器也是最基同相放大器也是最基本的电路本的电路 ，其闭环电压，其闭环电压增益增益AvAv为为: :11RRAFv交流放大电路交流放大电路 R R1 1一般取几十千欧。耦合电容一般取几十千欧。耦合电容C C1 1、C C3 3可根据交流可根据交流放大器的下限频率放大器的下限频率f L来确定。来确定。 )2/()103(31LLfRCC11RRAFv 若只需要放大交流信号，可采用图示的集成若只

3、需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容运放交流电压同相放大器。其中电容C C1 1、C C2 2及及C C3 3为隔直电容。为隔直电容。 1.1. 基本测量放大器基本测量放大器 测量放大器的结构如图测量放大器的结构如图10.110.1所示。所示。 图图10.1 10.1 测量放大器结构测量放大器结构RgRg粗调放大倍数粗调放大倍数RcRc微调放大倍数微调放大倍数10.1.110.1.12.2. 三运放测量放大器三运放测量放大器 由二级放大器串联组成，前级是二个对称同相由二级放大器串联组成，前级是二个对称同相放大器放大器, ,后级是差动放大器，如图后级是差动放大器，如

4、图10.2 10.2 所示。所示。图图10.2 10.2 三运算放大器构成的测量放大器三运算放大器构成的测量放大器 根据运算放大器的基本分析方法，图根据运算放大器的基本分析方法，图10.210.2中中的输出电压的输出电压: :）（ 10.4 )(21 ()(212102010iiffUURRRRUURRU21iiidUUU设设 , ,则输出为则输出为: :）（ 10.5 )21 (210idfURRRRU）（ 10.5 )21 (210idfURRRRU当时，由于，则，当时，由于，则，输出电压输出电压o o=0=0。所以该电路。所以该电路放大差模信号放大差模信号，抑制共模信号抑制共模信号。差模

5、放大倍数数值越大，共模抑制比越高。差模放大倍数数值越大，共模抑制比越高。0iBAUUU021iiiUUU02o1ioUUU3.3. 实用测量放大器实用测量放大器 在实际应用要求较高的场合，常采用在实际应用要求较高的场合，常采用集成测集成测量放大器量放大器, AD521, AD521集成测量放大器管脚说明和基集成测量放大器管脚说明和基本应用电路如图本应用电路如图10.310.3所示。所示。 图图10.3 AD52110.3 AD521管脚及应用电路管脚及应用电路该测量放大器的放大倍数按下面公式计算该测量放大器的放大倍数按下面公式计算：(10.6) 0gSiRRUUG在使用在使用AD521时，要特

6、别注意为偏置电流提供回路。时，要特别注意为偏置电流提供回路。图图10.410.4给出了传感器与检测电路几种不同的耦合方给出了传感器与检测电路几种不同的耦合方式下的接地方法式下的接地方法: :图图10.4 AD52110.4 AD521输入信号耦合方式输入信号耦合方式 放大电路的增益通过数字逻辑电路由程序来控制，放大电路的增益通过数字逻辑电路由程序来控制，这种电路称为可编程增益放大电路，简称这种电路称为可编程增益放大电路，简称PGAPGA（Programmable Gain Amplifier）。 1 1、程控增益放大器、程控增益放大器 程控增益放大器的原理如图程控增益放大器的原理如图10.51

7、0.5所示所示 图图10.5 10.5 程控测量放大器程控测量放大器10.1.210.1.22 2、单片集成程控放大器、单片集成程控放大器LH0084 LH0084LH0084程控增益放大器由测量放大器构成，是一程控增益放大器由测量放大器构成，是一种通用性很强的放大器，其原理如图种通用性很强的放大器，其原理如图10.610.6所示。所示。 图图10.6 LH008410.6 LH0084原理图原理图为保证线路正常工作，必须满足为保证线路正常工作，必须满足: :程控增益放大器总的增益程控增益放大器总的增益GvGv为：为： (10.7)(10.7)LH0084LH0084程控增益控制关系如表程控增

8、益控制关系如表10.110.1。)2()1(vVvGGG765432,RRRRRR表表10.1 LH008410.1 LH0084程控增益放大器程控增益放大器3 3、程控放大器量程自动切换、程控放大器量程自动切换（不介绍）（不介绍） 程控放大器的量程由程序控制进行自动切换程控放大器的量程由程序控制进行自动切换, ,其过其过程如图程如图10.710.7所示。所示。 图图10.7 10.7 量程自动切换程序框图量程自动切换程序框图1 1、隔离放大器的结构及、隔离放大器的结构及工作原理工作原理 隔离放大器组成隔离放大器组成: :输入部分、输出部分、输入部分、输出部分、信号耦合器和隔离电信号耦合器和隔

9、离电源组成，如图源组成，如图10.810.8所所示。示。 图图10.8 10.8 隔离放大器示意图隔离放大器示意图10.1.310.1.3 隔离放大器起隔离放大器起放大有用信号、隔离无用信号放大有用信号、隔离无用信号作用作用 隔离放大器总电压增益：隔离放大器总电压增益： 式中式中 输入部分电压增益；输入部分电压增益； 输出部分电压增益输出部分电压增益 2 2、变压器耦合式变压器耦合式 AD204AD204变压器耦合隔离放大器的原理图变压器耦合隔离放大器的原理图, ,图图10.910.9所所示示10001OUTINGGGINGOUTG图图10.9 10.9 变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大

10、器3 3、光电耦合式、光电耦合式 图图10.1010.10所示为隔离放大器所示为隔离放大器ISO100ISO100内部结构图，内部结构图，它由两个运放它由两个运放 和两个恒流源和两个恒流源 以及光电耦合器组成。以及光电耦合器组成。 REF21I ,REFI21, AA图图10.10 10.10 隔离放大器隔离放大器ISO100ISO100内部结构内部结构 ISO100ISO100的基本接法如图的基本接法如图10.1110.11所示。所示。R R和和R Rf f为外接电为外接电阻，调整它们可改变增益。阻，调整它们可改变增益。 图图10.11 ISO10010.11 ISO100的基本接法的基本接

11、法(10.8) ifoURRU10.2 10.2 信号处理电路信号处理电路10.2.1 10.2.1 滤波电路滤波电路滤波是测试系统排除干扰、抑制噪声常用的方滤波是测试系统排除干扰、抑制噪声常用的方法。通过滤波技术，能提高系统测量信噪比，提高法。通过滤波技术，能提高系统测量信噪比，提高系统测量精度。系统测量精度。滤波技术分硬件滤波和软件滤波。滤波技术分硬件滤波和软件滤波。硬件滤波硬件滤波是是利用电路组成滤波器对传感器信号进行处理，抑制利用电路组成滤波器对传感器信号进行处理，抑制不需要频率成分信号；不需要频率成分信号；软件滤波软件滤波是通过计算机程序，是通过计算机程序，采用某些算法对传感器信号进

12、行处理，达到提高信采用某些算法对传感器信号进行处理，达到提高信噪比的目的。噪比的目的。硬件滤波是一种选频电路，能使给定频率范围硬件滤波是一种选频电路，能使给定频率范围的信号几乎无衰减通过，而对其它频率的信号加以的信号几乎无衰减通过，而对其它频率的信号加以抑制。根据通过信号的频率范围的不同，滤波器可抑制。根据通过信号的频率范围的不同，滤波器可分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。阻滤波器。由、等元件构成的滤波器称为由、等元件构成的滤波器称为无源滤无源滤波器波器；由运算放大器和网络构成的滤波器称为；由运算放大器和网络构成的滤波器称为有源滤

13、波器有源滤波器。有源滤波器有较高的增益、输出阻抗低、易于有源滤波器有较高的增益、输出阻抗低、易于实现各种类型的高阶滤波器。实现各种类型的高阶滤波器。教材介绍的是有源滤波器。教材介绍的是有源滤波器。、一阶低通有源滤波器一阶低通有源滤波器一阶有源低通滤波器由一阶有源低通滤波器由RC网络和运算放大网络和运算放大器构成，如图器构成，如图10.12（a）所示。）所示。 图图10.12 10.12 一阶低通滤波器及其幅频特性一阶低通滤波器及其幅频特性由图由图10.1210.12（a a）可得）可得 (10.9)(10.9)又由虚短，则又由虚短，则 (10.10)(10.10)令令 ，代入上式得，代入上式得

14、 (10.11)(10.11)式中：式中： 为通带电压增益为通带电压增益, , 为上限截止频率。为上限截止频率。 RCjUCjRCjUUii1111RCjURRUif1)1 (10RCf210001ffjGUUGupiup11RRGfpu0f、二阶低通有源滤波器、二阶低通有源滤波器 二阶低通有源滤波器电路如图二阶低通有源滤波器电路如图10.13(a)所示所示,图图(b)为其幅频特性。为其幅频特性。 图图10.13 10.13 二阶低通有源滤波器及其幅频特性二阶低通有源滤波器及其幅频特性v分析如下分析如下: : (10.12)(10.12) (10.13)(10.13) (10.14) (10.

15、14)联立以上三式得联立以上三式得 (10.15)(10.15)201)(311)1/(1)1/(1RCjRCjRCjUCjRCjRCjRCjUUiiRCjUCjRCjUU11110101fRRRUU11020)(31RCjRCjGUUGupiu令令 ，代入上式可得，代入上式可得 (10.16)(10.16)令令 时时, ,则则 解得解得: : (10.17) (10.17)RCf2100203)(1ffjffGGupupff 037.0ffp23)(1020ffjffpp3 3、高通有源滤波器、高通有源滤波器 高通有源滤波器允许高频信号通过，抑制或高通有源滤波器允许高频信号通过，抑制或衰减低

16、频信号。衰减低频信号。 一阶一阶RC高通高通滤器电路如图滤器电路如图10.14(a)10.14(a)所示。所示。 图图10.14 10.14 简单的高通滤波器及其幅频简单的高通滤波器及其幅频分析上图分析上图, ,可知可知: : 解得高通滤波器电路的传递函数为解得高通滤波器电路的传递函数为 (10.18)(10.18) 一阶一阶RCRC有源高通滤波器幅频特性如图有源高通滤波器幅频特性如图10.14（b b）所示。下限截止频率为：所示。下限截止频率为： upuGCRjCRjjUjUjG1)()()(10RCfL21二阶高通有源滤波器电路如图二阶高通有源滤波器电路如图10.1510.15（a a）所

17、示）所示, ,图图(b )(b )为其幅频特性。为其幅频特性。 它的传递函数为它的传递函数为 (10.19)(10.19) (10.20) (10.20)图图10.15 10.15 二阶高通有源滤波器电路二阶高通有源滤波器电路2)1(1)3(1)(CRjCRjGGjGupupu22)()3(1)()(CRjCRjGGCRjjGupupu、工作原理、工作原理 采样采样保持电路组成：由模拟开关保持电路组成：由模拟开关K、模拟、模拟信号存储电容信号存储电容C和缓冲放大器和缓冲放大器A等三部分组成。等三部分组成。 其原理电路如图其原理电路如图10.16所示。所示。图图10.16 10.16 采样采样保

18、持电路原理图保持电路原理图10.2.2 10.2.2 采样保持电路采样保持电路电路的采样过程如图电路的采样过程如图10.1710.17所示所示 图图10.17 10.17 采样采样- -保持电路波形图保持电路波形图、模拟开关、模拟开关 模拟开关用于接通和断开输入信号，并由逻辑指模拟开关用于接通和断开输入信号，并由逻辑指令控制，当指令为令控制，当指令为“l”l”时，模拟开关时，模拟开关K K接通，输出跟踪接通，输出跟踪输入变化；当指令为输入变化；当指令为“0”0”时，输出保持接通最后时刻时，输出保持接通最后时刻的采样值。的采样值。 、采样保持电路、采样保持电路 (1) (1) 同相型采样保持电路

19、同相型采样保持电路图图10.1810.18同相型采样同相型采样保持电路保持电路(2) (2) 反相型采样保持电路反相型采样保持电路 反相型采样保持电路如图反相型采样保持电路如图10.1910.19所示所示 图图10.19 10.19 反相型采样保持电路反相型采样保持电路10.2.3 10.2.3 调制与解调调制与解调1、目的、目的解决微弱缓变信号的放大以及信号的传解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。输问题。 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中

20、取出放大了的缓变信号。输出信号中取出放大了的缓变信号。 例：交流电桥例：交流电桥VinVoR1R3R2R42 2、调制种类、调制种类调制信号调制信号x(t)x(t)0 0t t载波信号载波信号)2cos()(ftAtzz(t)z(t)0 0t ta) a) 幅度调制幅度调制(AM)(AM)2cos()(*)(fttxAtyb) b) 频率调制频率调制(FM)(FM)*)(2cos()(0ttxfAtyc) c) 相位调制相位调制(PM(PM)(2cos()(0txftAty幅度调制幅度调制 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值

21、随测试信号的变测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化化而变化)2cos()(*)(0fttxAty缓变信号缓变信号调制调制高频信号高频信号放大放大放大高放大高频信号频信号解调解调放大缓放大缓变信号变信号1、幅度调制与解调原理（时域波形分析）、幅度调制与解调原理（时域波形分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器滤波器滤波器z(t)x(t)解调解调二极管检波二极管检波低通滤波低通滤波10.3 10.3 信号转换电路信号转换电路实际测量中，传感器输出信号大多是模拟信号，要使计实际测量中，传感器输出信号大多是模拟信号，要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，

22、必须首先将模拟信算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须首先将模拟信号转换成数字信号；反之，经计算机分析、处理后输出的数号转换成数字信号；反之，经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要转换成相应的模拟信号才能去控制机构。因字量往往也需要转换成相应的模拟信号才能去控制机构。因此存在模此存在模/ /数和数模转换问题。数和数模转换问题。能将模拟信号转换成数字信号的电路称为能将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器模数转换器，简称简称转换器转换器；能将数字信号转换成模拟信号的电路称；能将数字信号转换成模拟信号的电路称为为数模转换器数模转换器，简称，简称转换器转换器。10.3.1 10.3.1 模

23、模/ /数与数模转换器数与数模转换器本节内容不作具体转换电路的分析，只介绍有转换电路类型及功能。本节内容不作具体转换电路的分析，只介绍有转换电路类型及功能。、模、模/ /数转换器数转换器 转换可分为直接法和间接法。转换可分为直接法和间接法。 直接法直接法是把电压直接转换为数字量，如逐次比是把电压直接转换为数字量，如逐次比较型的较型的A AD D转换器。转换器。 间接法间接法是把电压先转换成某一中间量，再把中是把电压先转换成某一中间量，再把中间量转换成数字量。间量转换成数字量。 (1) (1) 逐次比较型模逐次比较型模/ /数转换器数转换器 逐次比较型逐次比较型A AD D转换就是将输入模拟信号

24、与不转换就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值。数值上逐次逼近输入模拟量的对应值。逐次比较型逐次比较型A AD D转换器简化框图如图转换器简化框图如图10.2010.20所所示它由示它由D DA A转换、数码设定、电压比较和控制电转换、数码设定、电压比较和控制电路组成。路组成。 图图10.20 10.20 逐次比较型逐次比较型A/DA/D转换框图转换框图（2 2）双积分型模双积分型模/ /数转换电路数转换电路 双积分型双积分型A AD D转换电路如图转换电路如图10.2110.21所示。所示

25、。 图图10.21 10.21 双积分型双积分型A/DA/D转换器原理图转换器原理图转换过程分两步，首先接通转换过程分两步，首先接通S S1 1，对输入电压，对输入电压(-U(-Ui i) )积分，积积分，积分电路输出电压为分电路输出电压为: : (10.21)(10.21) 然后在然后在T T1 1时，开关切换到时，开关切换到S S2 2位置，对基准参考电压位置，对基准参考电压UrUr反向反向积分，积分电路输出电压为：积分，积分电路输出电压为： （10.2210.22） 当当t=Tt=T2 2时，时，U U0 0(t)=0(t)=0，如图，如图10.2110.21（b b），此时得：），此时

26、得： (10.23)(10.23) 1001)()(TRCUdtUtUiTiRCTtUTRCUdtURCTRCUtUriTri)(1)(111101riUTTTU112 设时钟脉冲频率为设时钟脉冲频率为, , 当当t=Tt=T1 1时时, ,则时间则时间T T1 1为：为： 此时开始对标准参考电压此时开始对标准参考电压UrUr反向积分，时间间反向积分，时间间隔隔T= TT= T1 1T T2 2，计数值为，计数值为N N，则：，则： 所以：所以： cnf112TcfNTT21rniUNU12 双积分型转换器转换时间较长，一般大于双积分型转换器转换时间较长，一般大于4050ms，但若采用高精度基

27、准参考电压，可得到高精度转换结果。但若采用高精度基准参考电压，可得到高精度转换结果。 2 2、数、数/ /模转换器模转换器 数数/模（模（D/A）转换器是通过电阻网络，把数字）转换器是通过电阻网络，把数字 按其数码权值转换成模拟量的输出。按其数码权值转换成模拟量的输出。 D/A转换器有两种类型：权电阻网络和转换器有两种类型：权电阻网络和T形电阻网络形电阻网络 (1) 权电阻数权电阻数/模转换器模转换器 图图10.22是是4位二进制权电阻位二进制权电阻DA转换器原理图。转换器原理图。 由上图可得：由上图可得： （10.2410.24） （10.2510.25） 在上述电路中，权电阻分别为在上述电

28、路中，权电阻分别为R R、2R2R、4R4R、 。若数字量多于四位，可通过增加。若数字量多于四位，可通过增加模拟开关和权电阻来增加其位数。模拟开关和权电阻来增加其位数。 iiREFREFREFREFREFREFlDRVDDDDRVRVDRVDRVDRVDiiiii22)2222(222223001122333302112033210301022iiinFREFDRRVVRn 12(2) T形电阻数形电阻数/模转换器模转换器 T形电阻形电阻D/A转换器原理如图转换器原理如图10.23所示所示,该电路该电路电阻形状成电阻形状成T形，故称形，故称T形网络。形网络。 图图10.23 T10.23 T型

29、电阻型电阻D/AD/A转换器转换器 由图由图10.2310.23可知可知, ,根据叠加原理，运算放大器总根据叠加原理，运算放大器总输入的等效电压是各支路等效电压之和，即输入的等效电压是各支路等效电压之和，即: : (10.26)(10.26) 若取若取 R RF F3R3R，运算放大器的输入端电流为，运算放大器的输入端电流为: : (10.27)(10.27) 运算放大器的输出电压运算放大器的输出电压V V0 0为为: : (10.28)(10.28)2/ )2*2*2*2*(00112233DDDDVVREFe)2*2*2*2*(23001122334DDDDRVIREFr)2*2*2*2*

30、(20011223340DDDDVRIVREFFr 1 1、电压、电压/ /频率转换器频率转换器 (1) (1) 转换原理转换原理 V/FV/F转换器原理如图转换器原理如图10.2410.24所示所示 图图10.24 V/ F10.24 V/ F转换电路示意图转换电路示意图 10.3.2 10.3.2 电压电压/ /频率与频率频率与频率/ /电压转换器电压转换器 1)当输入电压当输入电压Ux Uc时，放大器时，放大器A输出为输出为“1”状状 态，此时将单稳触发器置态，此时将单稳触发器置“1”，触发器驱动开关，触发器驱动开关S接通恒流源，使接通恒流源，使I0对电容对电容CL充电充电; 2)Uc上

31、升，在上升，在Uc=Ux +U时，电压比较器时，电压比较器A输出为输出为“0”状态，单稳触发器置状态，单稳触发器置“0”，使开关，使开关S 断开，断开，I0停止对电容停止对电容CL充电充电; 3)电容电容CL通过电阻通过电阻RL放电，放电，Uc下降。当下降。当UcUx时，时，放大器放大器A及触发器又回复及触发器又回复“1”状态，如此反复的状态，如此反复的进行，其输出波形如图进行，其输出波形如图10.24(b)所示。所示。(2) (2) 用用V/FV/F转换实现转换实现A/DA/D转换转换 在在V/FV/F转换基础上，配合一个频率计数器，可把转换转换基础上，配合一个频率计数器，可把转换后输出的频

32、率信号转换成数字量，实现后输出的频率信号转换成数字量，实现A/DA/D转换。转换。 图图10.2510.25所示为用所示为用V/FV/F转换实现转换实现A/DA/D转换的结构框图。转换的结构框图。 图图10.25 10.25 用用V/FV/F实现实现A/DA/D转换的结构框图转换的结构框图2 2、频率电压转换器、频率电压转换器 频率电压频率电压(F/V)(F/V)转换器是一种将频率或周期转换器是一种将频率或周期信号，经整形、滤波后，转换成直流电压输出信号，经整形、滤波后，转换成直流电压输出的数字的数字/ /模拟转换器模拟转换器(1)(1)频率频率/ /电压转换器的基本电路电压转换器的基本电路

33、主要由输入主要由输入隔离电路隔离电路、单稳电路单稳电路、稳幅电稳幅电路路和和积分电路积分电路组成。组成。 图图10.2610.26是是F/VF/V转换器常用的电路之一转换器常用的电路之一; ;图图10.26 F/V10.26 F/V转换电路转换电路l输入隔离电路输入隔离电路: : 通过脉冲变压器通过脉冲变压器MBMB将信号源与将信号源与F/VF/V内部电路隔内部电路隔离，使频率离，使频率/ /电压转换过程在不同电压转换过程在不同“地地”中进行，中进行，从而提高抗干扰能力从而提高抗干扰能力; ;l 单稳电路单稳电路: : 为了保证脉冲的宽度而设置的为了保证脉冲的宽度而设置的; ;l 稳幅电路稳幅

34、电路: : 使使T5输出矩形脉冲幅值稳定不变，以提高测量输出矩形脉冲幅值稳定不变，以提高测量精度。图中稳压二极管精度。图中稳压二极管DW4、DW5是为是为T7发射极提发射极提供稳定偏置电压。供稳定偏置电压。l 积分电路积分电路: : 由高线性、高分辨率积分器构成。由高线性、高分辨率积分器构成。 (2) (2) 集成频率集成频率/ /电压转换器电压转换器 集成集成F/VF/V转换器将由离散元件构成的转换器将由离散元件构成的F/VF/V转换器电转换器电路集成在一个芯片上。路集成在一个芯片上。 图图10.27为由比较器为由比较器LM331构成的构成的F/V转换的实用转换的实用电路。电路。图图10.2

35、710.27集成集成F / VF / V转换器转换器 在远距离测控系统，为减少传输导线阻抗对信在远距离测控系统，为减少传输导线阻抗对信号衰减，常用电压号衰减，常用电压/电流（电流（V / I）转换电路将电压转换）转换电路将电压转换成电流信号传输。成电流信号传输。 图图10.28是利用集成运算放大器构成的电压是利用集成运算放大器构成的电压/电流电流转换电路。转换电路。 图图10.28 10.28 电压电压/ /电流转换电路电流转换电路 10.3.3 10.3.3 电压电压/ /电流转换电流转换 由于电路引入负反馈，由于电路引入负反馈，U+=U-=0，负载电阻，负载电阻RL的电流为：的电流为： 图

36、图10.29所示为另一种个所示为另一种个V/I转换电路转换电路,由运算放由运算放大器大器A1和和A2组成组成 LiRUiiIlL图图10.29 10.29 输出接地的输出接地的V /IV /I转换电路转换电路图中图中 利用叠加原理可求出在利用叠加原理可求出在 作用下作用下, ,运算运算放大器放大器A A1 1的同相输入端电压的同相输入端电压 为：为： (10.29)(10.29)所以运算方法器所以运算方法器A A1 1的输出电压为：的输出电压为： (10.30)(10.30)由于由于A A2 2电压跟随器，所以有：电压跟随器，所以有： RRRRR432102,UUi1PUi3440234312

37、1120111URRRURRRRRURRuPi344023431URRRURRRup202PUU 由由“虚断虚断”原则得原则得： (10.31) 将式将式10.29和式和式10.30代入上式得代入上式得: (10.32) 由上式可以看出它具有恒流特性由上式可以看出它具有恒流特性。 图图10.30是将是将ZF2B20高精度电压电流转换器芯片接高精度电压电流转换器芯片接成输入电压范围是成输入电压范围是010 v，输出电流范围，输出电流范围420 mA 的的V/I转换电路。转换电路。 020120RUURUiPLP00RUii图图10.30 010V/420mAV/I转换电路转换电路 在检测装置中，

38、测量的信息往往是以电压或在检测装置中，测量的信息往往是以电压或电流形式传送的，由于检测装置内部和外部因素电流形式传送的，由于检测装置内部和外部因素的影响，使信号在传输过程的各个环节中，不可的影响，使信号在传输过程的各个环节中，不可避免地要受到各种噪声的干扰，而使信号产生不避免地要受到各种噪声的干扰，而使信号产生不同程度的畸变，即为失真。可以说干扰噪声是限同程度的畸变，即为失真。可以说干扰噪声是限制测试系统性能的决定因素。制测试系统性能的决定因素。10.4 10.4 抗干扰技术抗干扰技术常用抗干扰技术：常用抗干扰技术：隔离技术、滤波技术、软件技术隔离技术、滤波技术、软件技术等。等。 10.4.1

39、 干扰的类型及信号耦合方式干扰的类型及信号耦合方式 从干扰源看，干扰信号可分为两大类从干扰源看，干扰信号可分为两大类: 测量系统外部因素产生的干扰，称测量系统外部因素产生的干扰，称“外部干扰外部干扰”; 测量系统内部各部件间的互相干扰，称为测量系统内部各部件间的互相干扰，称为“内部干扰内部干扰” 1、外部干扰、外部干扰 外部干扰是由使用条件和外界环境因素引起的外部干扰是由使用条件和外界环境因素引起的干扰，它主要来源于自然干扰及测量系统周围电气干扰，它主要来源于自然干扰及测量系统周围电气设备的干扰。设备的干扰。自然干扰主要来源自然干扰主要来源: :闪电、雷击、宇宙辐射、太阳黑子活动等。闪电、雷击、宇宙辐射、太阳黑子活动等。 电气设备产生的干扰：电磁场、电火花、电弧焊接、高频加电气设备产生的干扰：电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等强电系统所造成的干扰。热、可控硅整流等强电系统所造成的干扰。 2、内部干扰、内部干扰 内部干扰是指测量装置内部元件引起的各种干扰。内部干扰是指测量装置内部元件引起的各种干扰。包括包括: 电阻中的电子热运动引起的热噪声；电阻中的电子热运动引起的热噪声；半导体内载流子的随机运动引起的散粒噪声；半导体内载流子的随机运动引起的散粒噪声；两种导电材料之间不完全接触产生的接触噪声；两种导电材料之间不完全接触产生的接触噪声；布线不合理、寄生电容、