第四章 信号调理与记录ppt课件

1、山东理工大学机械学院第第4章章 信号的调理与记录信号的调理与记录 传感器输出的电信号大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要经过适当的调理，使之转换为便于处理、接收和显示的形式。 信号调理与记录中常用环节 ： 电桥、调制与解调、放大器、滤波器、记录器等。 山东理工大学机械学院第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 将电阻、电容、电感等参数的变将电阻、电容、电感等参数的变化转换为电压或电流输出的一种测量化转换为电压或电流输出的一种测量电路。其转换的实质是一种信息的传电路。其转换的实质是一种信息的传递，即通过电参量来控制工作电压的递，即通过电参量来控制工作电压的幅度变化，从而将电参量变化的信息幅

2、度变化，从而将电参量变化的信息加到输出电压信号上，其能量由工作加到输出电压信号上，其能量由工作电源提供。电源提供。电桥电路简单可靠，具有很高的精度电桥电路简单可靠，具有很高的精度和灵敏度和灵敏度被广泛的用作仪器测量电路。被广泛的用作仪器测量电路。山东理工大学机械学院电桥按其所使用的激励电源类型 直流电桥交流电桥按其工作原理 平衡电桥不平衡电桥按桥臂接入的阻抗元件不同电阻电桥电容电桥电感电桥山东理工大学机械学院 一、直流电桥一、直流电桥图图41 直流电桥的基本结构形式直流电桥的基本结构形式 山东理工大学机械学院 当输入端后接输入阻抗较大的仪表或放大电路时，可视为开当输入端后接输入阻抗较大的仪表或

3、放大电路时，可视为开路，其输出电流为零，此时有路，其输出电流为零，此时有 111012abRUI RURR0234UIRR0112UIRRa与b之间和a与d之间的电位差分别为424034adRUI RURR由此可得输出电压13241400012341234()()()yabadR RR RRRUUUUUURRRRRRRR（44） （43） （42） （41） 山东理工大学机械学院 由式由式(44)可知，若要使输出为零，亦即当电桥平衡时，可知，若要使输出为零，亦即当电桥平衡时，则应有则应有4231RRRR （45） 讨论：讨论：式式4 45 5为直流电桥平衡条件。若电桥中任一个或数个电阻为直流电

4、桥平衡条件。若电桥中任一个或数个电阻发生变化，电桥输出电压变化。测量电桥就是基于上述原发生变化，电桥输出电压变化。测量电桥就是基于上述原理工作。理工作。山东理工大学机械学院图图42 直流电桥的连接方式直流电桥的连接方式 a半桥单臂半桥单臂 b半桥双臂半桥双臂 c全桥全桥电桥连接形式:半桥单臂，半桥双臂和全桥连接 山东理工大学机械学院（1 1半桥单臂连接形式：工作时仅有一个桥臂电阻值随半桥单臂连接形式：工作时仅有一个桥臂电阻值随被测量而变化，设该电阻为被测量而变化，设该电阻为R1R1，变化量为，变化量为RR，则由式，则由式4-14-1可得：可得：设相邻桥臂的阻值相等，亦即：设相邻桥臂的阻值相等，

5、亦即：R1=R2=R0,R3=R4=R0,R1=R2=R0,R3=R4=R0,又若又若R0=R0,R0=R0,那么那么 若若RR0,R0 0 ； 若为电容性阻抗时，若为电容性阻抗时，0 V12、i23i12，电流的流向是，电流的流向是52VD23d地负载地负载c5。当载波电压。当载波电压为负时，变压器为负时，变压器A和和B的极性同时改变，的极性同时改变，VD3、VD4导通，且导通，且V41V34、i41i34，电流的流向是，电流的流向是54VD41d地负载地负载c5。也就是，当。也就是，当原信号为正时，相敏检波电路的输出为负，与原信原信号为正时，相敏检波电路的输出为负，与原信号反相。号反相。

6、山东理工大学机械学院若原信号若原信号x(t)x(t)为负，调幅波为负，调幅波xm(t)xm(t)与载波与载波y(t)y(t)异相，如图中异相，如图中a-ba-b段所示。段所示。当载波为正时，变压器当载波为正时，变压器B B的极性如图中所示，变压器的极性如图中所示，变压器A A的极性却与图中相的极性却与图中相反。这时反。这时VD1VD1、VD2VD2导通，且导通，且V23V12V23V12、i23i12i23i12，电流的流向是，电流的流向是d d1 1VD1VD12 25 5c c负载地负载地d d。当载波电压为负时，。当载波电压为负时，VD3VD3、VD4VD4导通，且导通，且V41V34V

7、41V34、i41i34i41i34，电流的流向是，电流的流向是d d3 3VD3VD34 45 5c c负载地负载地d d。也就是，当原信号为负时，相敏检波电路的输出为正，也与原信号反相。也就是，当原信号为负时，相敏检波电路的输出为正，也与原信号反相。山东理工大学机械学院图图411 相敏检波相敏检波正1. 52VD23d地负载c5 2. 54VD41d地负载c5 负1.d1VD125c负载地d2. d3VD345c负载地d山东理工大学机械学院 这种相敏检波是利用二极管的单向导通作用将电路输出极性换向。 在0-a段把xm(t)的零线上的正部翻下来，而在a-b段的负部翻上去。信号uf是经过反转后

8、的相敏检波的输出，经过电容C、Rf组成的低通滤波器后，输出的信号uc能够反应调制信号的波形，经过适当放大倍数的反相放大器，能够完全复现调制信号。山东理工大学机械学院动态电阻应变仪为电桥调幅与相敏检波的典型实例。振荡器输出等幅高频振荡电压一般频率为10kHz或15kHz），一方面振荡器为电桥提供电源，调制信号通过电桥调制振荡器输出的高频信号,并输出调幅波；另一方面，为相敏检波电路提供参考信号。调幅波经过放大，最后经相敏检波与低通滤波获得所测信号。山东理工大学机械学院二、调频及其解调二、调频及其解调 1调频调频 (频率调制频率调制)是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，是利用信号电压的幅值控制一个振

9、荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。当信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率；信号比。当信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率；信号电压为正值时频率提高，负值时则降低。电压为正值时频率提高，负值时则降低。 00000( )cos( )cos( )fy tAtAtx ttkx txtAtk x t dt设载波若保持振幅 为常数，让载波瞬时角频率（）随调制信号（）变化，有此时调频信号可表示山东理工大学机械学院山东理工大学机械学院常用的调频方法 (1)直接调频法：被测参数的变化直接引起传感器输出信号频率的改变，

10、振弦式传感器 (2)参数调频法：首先将被测参数的变化转换为传感器的L、R或C的变化，将传感器线圈、电容或电阻接在一定振荡回路中，这样被测参数变化就会引起振荡器振荡频率的变化，输出调频信号。 (3) 电压调频法：利用电压变化来控制振荡频率的变化，压控振荡器是一种常用的调频方法。压控振荡器的输出瞬时频率与输入的控制电压值成线性关系。山东理工大学机械学院压控振荡器 输出瞬时频率与输入控制电压值成线性关系。由原理图知，A1是一个正反馈放大器，其输出电压受稳压管Vw牵制，或+Vw或-Vw。M是乘法器，A2是积分器，假设开始时A1输出处于+Vw，乘法器输出uz是正电压，A2的输出端电压将线性下降。 当降到

11、比-Vw更低时，A1翻转，其输出将为-Vw。同时乘法器的输出，A2的输入也随之变为负电压，其结果是A2的输出将线性上升。当A2输出到达+Vw，A1又将翻转，输出+Vw，故在常值正电压ux下，振荡器的A2输出频率一定的三角波，A1则输出同一频率的方波uy。山东理工大学机械学院 乘法器M的一个输入端uy幅度为定值( )，改变另一个输入值ux就可以线性地改变其输出uz。因此积分器A2的输入电压也随之改变。这将导致积分器由-Vw充电至+Vw，(或由+Vw放电至-Vw)所需时间的变化。所以振荡器的振荡频率将和电压ux成正比，改变ux值就达到控制振荡频率的目的。wV山东理工大学机械学院2 2鉴频电路鉴频电

12、路 调频波的解调又称为鉴频，是将频调频波的解调又称为鉴频，是将频率变化恢复成调制信号电压幅值变化的过率变化恢复成调制信号电压幅值变化的过程。程。 实现鉴频过程的方案很多，常用的实现鉴频过程的方案很多，常用的鉴频方法有采用变压器耦合的失谐回路鉴鉴频方法有采用变压器耦合的失谐回路鉴频方法，也称斜率鉴频，是测试仪器常用频方法，也称斜率鉴频，是测试仪器常用的鉴频方法。的鉴频方法。山东理工大学机械学院 L1、L2是一次、二次边线圈，和C1、C2组成并联谐振回路，调频波经过C1、L1耦合，加于C2、L2的谐振回路上。将等幅调频波uf频率输入为谐振频率fn时，线圈L1、L2中的耦合电流最大，二次边输出电压u

13、a也最大。uf频率离开fn，ua也随之下降。ua的频率和uf保持一致，但幅值ua却是变化，幅值和频率关系见图。利用特性曲线的亚谐振区近似直线的一段实现频率/电压变换。被测量(如位移)为零时，f0为对应特性曲线上升部分的中点。将ua经由VD、R、C组成的包络检波电路，即可得到与被测信号x(t)成比例的输出电压uc。山东理工大学机械学院 鉴频电路缺点是线性鉴频电路缺点是线性范围较窄，可以采用范围较窄，可以采用双失谐回路鉴频器。双失谐回路鉴频器。 二个谐振器回路的二个谐振器回路的f01f01和和f02f02分别比载波分别比载波频率频率fcfc高和低高和低 。随着随着usus频率的变化，频率的变化，回

14、路回路1 1的输出的输出us1us1与与回路回路2 2的输出的输出us2us2分分别如图别如图 d) d)和和 e) e)所示。所示。回路回路l l的输出灵敏度的输出灵敏度单位频率变化而引单位频率变化而引起的输出幅值变化起的输出幅值变化随着频率升高而上升。随着频率升高而上升。回路回路2 2的输出灵敏度的输出灵敏度随着频率升高而下降。随着频率升高而下降。总输出为二者绝对值总输出为二者绝对值之和。线性得到改善，之和。线性得到改善，灵敏度提高一倍灵敏度提高一倍 0f山东理工大学机械学院信号放大是为了将微弱的传感器信号，放大到足以进行各种信号放大是为了将微弱的传感器信号，放大到足以进行各种转换处理，或

15、推动指示器、记录器以及各种控制机构。转换处理，或推动指示器、记录器以及各种控制机构。为保证测量精度，要求放大电路具有如下：为保证测量精度，要求放大电路具有如下：足够的放大倍数；足够的放大倍数；高输入阻抗，低输出阻抗；高输入阻抗，低输出阻抗；高共模抑制能力；高共模抑制能力；低温漂、低噪声、低失调电压和电流。低温漂、低噪声、低失调电压和电流。说明：集成运算放大器具备上述特点。说明：集成运算放大器具备上述特点。第三节第三节 信号的放大与衰减信号的放大与衰减 山东理工大学机械学院 一、基本放大器 反相放大器(a)、同相放大器(b) 、基本差动放大器(c)三种基本放大电路的基本形式。山东理工大学机械学院

16、 反相放大电路性能稳定，但输入阻抗比较低，容易对传感器形成负载效应； 同相放大电路输入阻抗高，但易受干扰和精度低； 差动放大电路把两个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相输入端，然后在输出端取出两个信号的差模成分，抑制两个信号的共模成分的电路。结构简单，但输入阻抗较低，增益调节困难，使其应用受到很大限制。 运算放大器不论是作为同相放大器还是反相放大器，电路都是采用电压负反馈的形式，电路的闭环输出阻抗都非常小。山东理工大学机械学院二、仪器放大器二、仪器放大器典型的仪器放大电路由三个集成运放构成的，如下典型的仪器放大电路由三个集成运放构成的，如下图。图。两个输入端分别是两个集成运放、的同相两个

17、输入端分别是两个集成运放、的同相输入端，因此输入电阻很高。输入端，因此输入电阻很高。构成差分放大电路，两边电阻对称，可以消除构成差分放大电路，两边电阻对称，可以消除上述远距离测量时的共模干扰。同时当、上述远距离测量时的共模干扰。同时当、输出端上产生的漂移电压对称时，在输出输出端上产生的漂移电压对称时，在输出V中也被消除。因此该电路有很高的共模抑制中也被消除。因此该电路有很高的共模抑制能力和较低的输出漂移电压。能力和较低的输出漂移电压。山东理工大学机械学院山东理工大学机械学院仪器放大器(仪用放大器)。为提高电路的抗共模干扰能力和抑制漂移的影响，应使电路上下对称，即取R1R2，R4R6，R5R7。

18、若A1、A2、A3都是理想运放，则V1V4，V2=V5，故有： （4-23） （4-24） 山东理工大学机械学院该电路输出电压与差动输入电压之间的关系可以下式表示该电路输出电压与差动输入电压之间的关系可以下式表示 若取若取RlR2=R4R6=R5R7=10K，即可以构成一个，即可以构成一个Af =201倍的高输入阻抗、高共模抑制比的放大器。倍的高输入阻抗、高共模抑制比的放大器。 世界许多公司都有自己的集成仪器放大器，如美国世界许多公司都有自己的集成仪器放大器，如美国AD公公司生产的司生产的AD612和和AD614，美国，美国BB公司推出的公司推出的INA114等。等。都是根据仪器放大器原理设计

19、的三运放结构单片集成电路，都是根据仪器放大器原理设计的三运放结构单片集成电路，其它型号的仪器放大器，虽然电路有所区别，但基本性能是其它型号的仪器放大器，虽然电路有所区别，但基本性能是一致的，如一致的，如AD521、AD522等等 山东理工大学机械学院 世界许多公司都推出了自己的集成仪器放大器，如美国AD公司生产的AD612和AD614，美国BB公司推出的INA114等。它们都是根据仪器放大器原理设计的三运放结构单片集成电路，其它型号的仪器放大器，虽然电路有所区别，但基本性能是一致的，如AD521、AD522等。 山东理工大学机械学院电桥与AD612组成的放大电路AD612集成测量放大器，具有高

20、精度、高速度山东理工大学机械学院三、可编程增益放大器三、可编程增益放大器多回路检测系统，输入信号变化范围不同，要提供多量程放多回路检测系统，输入信号变化范围不同，要提供多量程放大器。利用计算机编程改变增益的放大器为可编程增益放大器。利用计算机编程改变增益的放大器为可编程增益放大器。大器。可编程增益放大器为可编程增益的反相放大器。包括：电阻可编程增益放大器为可编程增益的反相放大器。包括：电阻网络、模拟开关、译码器和仪器放大器。网络、模拟开关、译码器和仪器放大器。也可不用译码器，由计算机也可不用译码器，由计算机I/O口控制口控制y1、y2、y3、y4，得，得到到24个不同增益。个不同增益。山东理工

21、大学机械学院y1Uo A80k80k40k40k10k10k20k20kS4S3S2S1Uiy3y4y2x1x2Rf译码器山东理工大学机械学院 x1 x2y1 y2 y3 y4闭合开关 0 00 1 1 1 S1 0 11 0 1 1 S2 1 01 1 0 1 S3 1 11 1 1 0 S4山东理工大学机械学院一、概述一、概述信号分析：被测信号一般由多个频率分量组成，检测中得到信号分析：被测信号一般由多个频率分量组成，检测中得到的信号除包含有效信息外，还含有噪声和不希望的成分，的信号除包含有效信息外，还含有噪声和不希望的成分，会导致真实信号的畸变和失真。需要有一种电路能选出会导致真实信号的

22、畸变和失真。需要有一种电路能选出有用的频率信号，抑制掉无用的与信号频率不同的噪声。有用的频率信号，抑制掉无用的与信号频率不同的噪声。滤波：让被测信号中的有效成分通过而将其中不需要的成分滤波：让被测信号中的有效成分通过而将其中不需要的成分抑制或衰减掉的一种过程。抑制或衰减掉的一种过程。 滤波器：能实施滤波功能的装置滤波器：能实施滤波功能的装置第四节第四节 滤波器滤波器 山东理工大学机械学院 滤波器分类滤波器分类 （1根据其选频作用，可分为四类：根据其选频作用，可分为四类： 低通滤波器；低通滤波器； 高通滤波器；高通滤波器； 带通滤波器；带通滤波器； 带阻滤波器。带阻滤波器。 四类滤波器的幅频特性

23、四类滤波器的幅频特性（a a低通低通 （b b高通高通 （c c带通带通 （d d带阻带阻山东理工大学机械学院二、滤波器性能分析二、滤波器性能分析1 1、模型、模型 理想低通滤波器：能使通带内信号的幅值和相位都不失真，理想低通滤波器：能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。有明显的分界线。 即具有矩形幅频特性和线性相频特性。即具有矩形幅频特性和线性相频特性。 其他0ffeAfHctf2j00山东理工大学机械学院理想低通滤波器的幅、相频特性理想低通滤波器的幅、相频特性 山东理工大学

24、机械学院 由频率特性可知，该滤波器函数在时域内的脉冲响应函数h(t)为 函数， 图形4-25所示。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸，在t0时刻，单位脉冲输入滤波器之前，即在t0时，滤波器就已经有响应了。显然，这是非因果关系，是不能实现的。这说明在截止频率处呈现直角锐变的幅频特性，或者在频域内用矩形窗函数描述的理想滤波器是不可能存在的。实际滤波器的频域图形不会在某个频率上完全截止，而会逐渐衰减并延伸到 。4-25 理想低通滤波器的频率响应理想低通滤波器的频率响应sinc山东理工大学机械学院2、滤波器参数、滤波器参数理想滤波器只需规定截止频率即可说明其特性，而理想滤波器只需规定截止频率即可说明

25、其特性，而实际滤波器的特性曲线无明显转折点，通带中幅实际滤波器的特性曲线无明显转折点，通带中幅频特性也非常数，需更多参数描述其性能。频特性也非常数，需更多参数描述其性能。主要参数包括：纹波幅度、截止频率、带宽、品质主要参数包括：纹波幅度、截止频率、带宽、品质因数、倍频程选择性、滤波器因数。因数、倍频程选择性、滤波器因数。 山东理工大学机械学院图图4-24 4-24 理想和实际的带通滤波器的幅频特性理想和实际的带通滤波器的幅频特性山东理工大学机械学院截止频率：幅频特性值等于截止频率：幅频特性值等于 所对应的所对应的频率点；频率点；纹波幅度纹波幅度：通带中幅频特性值的起伏变化值；：通带中幅频特性值

26、的起伏变化值；带宽带宽B B：上下两截止频率之间的频率范围：上下两截止频率之间的频率范围B= c2-c1 B= c2-c1 ，又称，又称-3dB-3dB带宽；带宽；品质因子品质因子Q Q值）：对于一个带通滤波器，其品质因子值）：对于一个带通滤波器，其品质因子Q Q则定义为中心频率则定义为中心频率00与带宽与带宽B B之比，即之比，即Q= 0/BQ= 0/B。)3(20dBA山东理工大学机械学院倍频程选择性：上截止频率倍频程选择性：上截止频率c2c2与与2c22c2之间或下截止频之间或下截止频率率c1 c1 与与c1 /2c1 /2间幅频特性的衰减值，即频率变化一间幅频特性的衰减值，即频率变化一

27、个倍频程的衰减量，以个倍频程的衰减量，以dBdB表示。倍频程选择性表征过渡表示。倍频程选择性表征过渡带的幅频曲线倾斜的程度，即幅频特性衰减的快慢。带的幅频曲线倾斜的程度，即幅频特性衰减的快慢。滤波器因数矩形系数滤波器因数矩形系数：滤波器幅频特性的：滤波器幅频特性的 -60dB -60dB带宽与带宽与-3dB-3dB带宽的比，即带宽的比，即 对理想滤波器有对理想滤波器有=1=1。对普通使用的滤波器，对普通使用的滤波器，一般为一般为1 15 5）。）。dBdBBB360山东理工大学机械学院3 3可实现的典型滤波网络函数可实现的典型滤波网络函数 实际可实现滤波器的传递函数的一般表达式为： （4-29

28、） 式中，a、b为电路结构和元件参数值决定的实常数；Sj；为保证线性网络的稳定性，分母中的各系数均应为正，且要求mn，n为滤波器的阶，反映了滤波器的复杂程度。滤波器的幅频特性逼进理想频率特性的程度取决于传递函数的阶数n。，山东理工大学机械学院 二阶滤波器传递函数的形式2012212( )b sbsbk ssa sa10a220a为了使其具有更明显的物理意义，令20122200( )b sbsbk sss（4-30） （4-31） 为阻尼系数； 为固有频率。当系数bk取不同的值时，可以得到不同特性的滤波器。0山东理工大学机械学院 （1低通滤波器： b0b10，b2k002 2002200( )k

29、k sss（2高通滤波器： b0k0，b1b20202200( )k sk sss（3带通滤波器：b0b20，b200k002200( )ksk sss（4带阻滤波器：b0k0，b10， b2 k00222002200()( )k sk sss山东理工大学机械学院二、二、 实际滤波电路实际滤波电路 1. RC1. RC无源滤波器无源滤波器 RC低通滤波器。电路时间常低通滤波器。电路时间常数数 RC。滤波器为一阶系统。滤波器为一阶系统.1()1H jj21( )1 ()A山东理工大学机械学院 RC高通滤波器: 时间常数 RC，频率响应函数和幅频特性分别为()1jH jj2( )1 ()A山东理工

30、大学机械学院 RC带通滤波器 将两者串联起来1121()11jH jKjj111RC222R C两个环节之间串入具有高输入阻抗的放大器进行隔离 山东理工大学机械学院 RC带阻滤波器:将两者并联起来 山东理工大学机械学院 2. RC2. RC有源滤波器有源滤波器 由阻容元件组成的无源滤波器，具有线路由阻容元件组成的无源滤波器，具有线路简单、体积小、成本低简单、体积小、成本低, ,但它们都是低阶系但它们都是低阶系统，由于过渡带衰减缓慢统，由于过渡带衰减缓慢, ,选择性差。选择性差。 RCRC有源滤波器用有源滤波器用RCRC无源网络和运算放大器无源网络和运算放大器等有源器件结合在一起构成的。等有源器

31、件结合在一起构成的。 其特点：其特点： 1) 1) 可以放大信号；可以放大信号； 2) 2) 具有高输入阻抗的运算放大器可以进行具有高输入阻抗的运算放大器可以进行级间隔离，消除或减小负载效应的影响。级间隔离，消除或减小负载效应的影响。 有源滤波器可以多级串联组成高阶滤波器，有源滤波器可以多级串联组成高阶滤波器，明显地提高了滤波器的选择性。明显地提高了滤波器的选择性。 山东理工大学机械学院a) 低通 b) 高通 c)带通 山东理工大学机械学院3. 3. 开关电容滤波器开关电容滤波器 AC uBuBC uq 开关电容等效于电阻的原理如图4-34所示。图4-34a 电容C通过开关Q交替接通A、B两端

32、。接通A时，电容C上储存电荷为 ，当Q接通B时则通过负载放电而形成电压 ，这时电容C中储存电荷为 。在一个开关周期T内通过电容C由A传送到B的电荷量 为ABqCuCu 其平均电流量IABCuCuIT山东理工大学机械学院 例题：已知某RC低通滤波器，R=1k，C=1F，1确定各函数式H(s)；H()；A()；()。2当输入信号ui=10sin1000t时，求输出信号uo，并比较其幅值及相位关系。 解： 山东理工大学机械学院山东理工大学机械学院第五节第五节 信号的显示与记录信号的显示与记录 信号显示的作用是显示信号的特征量(如幅值、频率、相位角、峰峰值)、信号的波形，以及复杂信号的特定输出状态的显

33、示等。其特点是输出信号直观，并能充分反映测试与检测信号的实时性。 记录仪器是用于记录反映被测信号变化过程的输出设备，可以将被测信号记录存储起来，供人或仪器做进一步处理和分析。 山东理工大学机械学院一、一、 信号的显示信号的显示 1. LED1. LED显示发光二极管）显示发光二极管） LED数码显示器件分别有7段“8字形数码管、“米字形数码管、数码点阵、数码条柱等类型。7段LED显示器的段排列结构如图4-37(a)所示，图4-37 (b)给出共阴极7段LED显示电路，所有发光二极管的公共阴极接地。当某个字段的阳极为高电平时，相应字段就被点亮。若阳极为低电平，则该字段不亮。图4-37 (c)给出

34、共阳极7段LED显示电路，所有发光二极管的公共阳极接+5v，当某个字段的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 图图437 7段段LED显示器显示器山东理工大学机械学院2.LCD2.LCD显示液晶显示器）（液晶层能使光线发生扭转）显示液晶显示器）（液晶层能使光线发生扭转） LCD的基本结构及显示原理如图所示。由于液晶的四壁效应，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃电极上呈水平排列，但排列方向互为正交，而玻璃间的分子呈连续扭转过渡。这样的构造能使液晶对光产生旋光作用，使光的偏振方向旋转90。当外部光线通过上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直方向，当此偏振光通过液晶材料之后被旋转90，偏振方向成水平方向。此方向与下偏振片的偏振方向一致。因而，此光线能完全穿过下偏振片而到达反射板，经反射后沿原路返回，从而呈现出透明状态。当在液晶盒的上下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，从而失去放光性。因而，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，当此偏振光到达下偏振片时，因其偏振方向与下偏振片的偏振方向垂育，因此被下偏振片吸收，无法到达反射板形成反射，所以