应用电子技术专业教学计划

1、应用电子技术专业教学计划本章内容与学时安排：本章内容与学时安排：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。 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，广泛用于前置放大级。抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 同相放大器也是最基同相放大

2、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。 图图10.1 10.1 测量放大器结构测量放大器结构RgRg粗

3、调粗调放大倍数放大倍数RcRc微调微调放大倍数放大倍数10.1.110.1.1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）（ 10.4 )(21 ()(212102010iiffUURRRRUURRU21iiidUUU设设 , ,则输出为则输出为: :）（ 10.5 )21 (210idfURRRRU）（ 10.5 )21 (210idfURRRRU0iBAUUU021iiiUUU02o1ioUUU图图10.3 AD52110.3 AD521管脚及应用电路管脚及应用电路(10.6) 0gSiRRUUG在使用在使用AD521时，要特别注意为偏置电流提供回路时

4、，要特别注意为偏置电流提供回路。图给出了传感器与检测电路几种不同的耦合方式。图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图图10.5 10.5 程控测量放大器程控测量放大器10.1.210.1.2图图10.6 LH008410.6 LH0084原理图原理图)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图图10.8 10.8 隔离放大器示意图隔离放大器

5、示意图10.1.310.1.310001OUTINGGGINGOUTG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器REF21I ,REFI21, AA图图10.10 10.10 隔离放大器隔离放大器ISO100ISO100内部结构内部结构图图10.11 ISO10010.11 ISO100的基本接法的基本接法(10.8) ifoURRU10.2.1 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

6、波技术分硬件滤波和软件滤波。硬件滤波是滤波技术分硬件滤波和软件滤波。硬件滤波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；软件滤波是通过计算机程序不需要频率成分信号；软件滤波是通过计算机程序，采用某些算法对传感器信号进行处理，达到提高，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。信噪比的目的。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

7、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无源滤由、等元件构成的滤波器称为无源滤波器；由运算放大器和网络构成的滤波器称为波器；由运算放大器和网络构成的滤波器称为有源滤波器。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。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RCjUCjRCjUUii1111RC

8、jURRUif1)1 (10RCf210001ffjGUUGupiup11RRGfpu0f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201)(311)1/(1)1/(1RCjRCjRCjUCjRCjRCjRCjUUiiRCjUCjRCjUU11110101fRRRUU11020)(31RCjRCjGUUGupiuRCf2100203)(1ffjffGGupupff 037.0ffp23)(1020ffjffpp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upuGCRjCRjjUjUjG1)()()(10RCfL21图

9、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图图10.16 10.16 采样采样保持电保持电路原理图路原理图10.2.2 10.2.2 采样保持电路采样保持电路图图10.17 10.17 采样采样- -保持电路波形图保持电路波形图图同相型采样图同相型采样保持电路保持电路图图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

10、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，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取出放大了的缓变信号。的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()(0ttxf

11、Atyc) 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调制制高频信号高频信号放放大大放大高放大高频信号频信号解解调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

12、二极管检波低通滤波低通滤波10.3.1 10.3.1 模模/ /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。有转换电路类型及功能。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1001)()(TRCUdtUtUiTiRCTtUTRCUdtURCTRCUtUriTri)(1)(111101riUTTTU112cnf112TcfNTT21rniUNU12 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

13、时间较长，一般大于4050ms，但若采用高精度基准参考电压，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。iiREFREFREFREFREFREFlDRVDDDDRVRVDRVDRVDRVDiiiii22)2222(222223001122333302112033210301022iiinFREFDRRVVRn 12图图10.23 T10.23 T型电阻型电阻D/AD/A转换器转换器2/ )2*2*2*2*(00112233DDDDVVREFe)2*2*2*2*(23001122334DDDDRVIREFr)2*2*2*2*(20011223340DDDDVRIVRE

14、FFr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图图10.26 F/V10.26 F/V转换电路转换电路图集成图集成F / VF / V转换器转换器 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RRRRR43

15、2102,UUi1PUi34402343121120111URRRURRRRRURRuPi344023431URRRURRRup202PUU020120RUURUiPLP00RUii图图10.30 010V/420mAV/I转换电路转换电路 在检测装置中，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

16、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。常用抗干扰技术：隔离技术、滤波技术、软件技术等。常用抗干扰技术：隔离技术、滤波技术、软件技术等。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。图图10.31 10.31 测量电路的电容性耦合测量电路的电容性耦合图图10.32 10.32 互感耦

17、互感耦合等效电路合等效电路UN图10.2.3 共阻抗耦合等效电路InZcZLd) 共阻抗耦合共阻抗耦合EnUNZi图10.2.4 漏电流耦合等效电路RC）电阻耦合）电阻耦合 为减小噪声干扰，测试过程中采用一些抗干扰为减小噪声干扰，测试过程中采用一些抗干扰技术是必要的，尤其对于微弱信号的传感器信号和技术是必要的，尤其对于微弱信号的传感器信号和具有宽带的测量系统。具有宽带的测量系统。(3) 共阻耦合共阻耦合、常见的抑制干扰的措施、常见的抑制干扰的措施 1 1）屏蔽技术屏蔽技术（静电屏蔽、电磁屏蔽、低频磁静电屏蔽、电磁屏蔽、低频磁屏蔽、屏蔽、驱动屏蔽驱动屏蔽 等） 利用铜或铝等低阻材料，或者用导磁性良好的铁磁性材利用铜或铝等低