常用调理电路学习教案

1、会计学1常用调理常用调理(tio l)电路电路第一页，共54页。第1页/共54页第二页，共54页。2022-6-233(传感器的组成及分类传感器的组成及分类(传感器的基本特性传感器的基本特性(常用信号常用信号(xnho)(xnho)调理电路调理电路第2页/共54页第三页，共54页。2022-6-234传感器传感器调理与处理调理与处理显示或控制装置显示或控制装置被测信号被测信号电信号电信号 信号调理的目的是便于信号调理的目的是便于(biny)(biny)信号的传输与处信号的传输与处理。理。信号调理电路的功能：信号调理电路的功能：电压、电流调幅。电压、电流调幅。构成测量电路，实现补偿构成测量电路，

2、实现补偿(bchng)、调零等、调零等功能。功能。调制与解调、滤波及线性化处理。调制与解调、滤波及线性化处理。第3页/共54页第四页，共54页。2022-6-235一一测量电桥测量电桥二二信号信号(xnho)放大电路放大电路三三信号信号(xnho)转换电路转换电路四四滤波电路滤波电路五五调制与解调调制与解调第4页/共54页第五页，共54页。2022-6-236& 电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换为电压或电电桥是将电阻、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电路流输出的一种测量电路(dinl)，也是最常见的信号调理电，也是最常见的信号调理电路路(dinl)之一。之一。abc

3、dZ1Z2Z3Z4UIUo& 电桥的结构：四个桥臂中有一个电桥的结构：四个桥臂中有一个或多个桥臂是传感器的敏感元件或多个桥臂是传感器的敏感元件，其它为使电桥平衡而选择的固，其它为使电桥平衡而选择的固定阻抗定阻抗(zkng)元件。元件。 第5页/共54页第六页，共54页。2022-6-237&电桥电桥(din qio)的分类的分类按电桥的激励电源分类：按电桥的激励电源分类：直流电桥：只能用来直流电桥：只能用来(yn li)测量电阻变化。又分为恒压源测量电阻变化。又分为恒压源电桥和恒流源电桥。电桥和恒流源电桥。交流电桥：可用来测量交流电桥：可用来测量(cling)电阻、电感、电容变化。交流电阻、电

4、感、电容变化。交流电桥功能上相当于调幅器，输电桥功能上相当于调幅器，输出为调幅波。出为调幅波。第6页/共54页第七页，共54页。2022-6-238平衡式电桥：也叫零位法测量电平衡式电桥：也叫零位法测量电桥，通过自动调整桥臂的阻抗值桥，通过自动调整桥臂的阻抗值，使电桥始终，使电桥始终(shzhng)处于平衡处于平衡状态。调整的阻抗值反映了被测状态。调整的阻抗值反映了被测量的变化情况。量的变化情况。按电桥的工作状态分类：按电桥的工作状态分类：所谓电桥的平衡，是指电桥的输出所谓电桥的平衡，是指电桥的输出(shch)电压为零电压为零的状态。的状态。电桥平衡条件：相对臂阻抗乘积相等。电桥平衡条件：相对

5、臂阻抗乘积相等。&电桥的分类电桥的分类HR1R2R3R4EG直流平衡电桥直流平衡电桥R5第7页/共54页第八页，共54页。2022-6-239abcdZ1Z2Z3Z4UIUo 按电桥的工作状态按电桥的工作状态(zhungti)分类：分类：不平衡式电桥：也叫偏差法测量电桥，指电桥的初始状不平衡式电桥：也叫偏差法测量电桥，指电桥的初始状态是平衡状态，当电桥的工作态是平衡状态，当电桥的工作(gngzu)(gngzu)臂阻抗变化臂阻抗变化时，电桥失衡，输出电压不为零，输出电压反映了被测时，电桥失衡，输出电压不为零，输出电压反映了被测量的变化。量的变化。 &电桥的分类电桥的分类第8页/共54页第九页，共

6、54页。2022-6-2310&电桥电桥(din qio)的分类的分类 按工作状态（工作桥臂的个数）分类：按工作状态（工作桥臂的个数）分类： 单臂电桥：其中一个桥臂阻抗感受被测量。单臂电桥：其中一个桥臂阻抗感受被测量。 半桥：有两个桥臂阻抗感受被测量。接桥原则：半桥：有两个桥臂阻抗感受被测量。接桥原则：变化方向相反接相邻变化方向相反接相邻(xin ln)臂；变化方向相同臂；变化方向相同接相对臂。接相对臂。 全桥：四个桥臂阻抗都感受被测量。接桥原则同全桥：四个桥臂阻抗都感受被测量。接桥原则同上。上。 4433221122121ZZZZZZZZZZZZUUIo 第9页/共54页第十页，共54页。2

7、022-6-2311& 电桥电桥(din qio)的特点的特点& 电桥电桥(din qio)输出特性：输出特性：电桥电桥放大器、放大器、解调电路解调电路R/L/CU(u)/I(i)指示指示仪表仪表能测量出微弱的阻抗变化量。能测量出微弱的阻抗变化量。可以通过采用对称可以通过采用对称(duchn)差动式传感器结构组成差动半桥或全差动式传感器结构组成差动半桥或全桥，来实现非线性误差的补偿，并提高电桥输出的灵敏度。桥，来实现非线性误差的补偿，并提高电桥输出的灵敏度。 4433221122121ZZZZZZZZZZZZUUIo 能把电阻、电容、电感等电抗参数的变化，变换成电压能把电阻、电容、电感等电抗参

8、数的变化，变换成电压(diny)或电流的变化。或电流的变化。第10页/共54页第十一页，共54页。2022-6-23121.直流电桥直流电桥&直流电桥的激励电源为直流电源，四个桥臂均为电阻，用于测量直流电桥的激励电源为直流电源，四个桥臂均为电阻，用于测量(cling)电阻、电阻率的变化。电阻、电阻率的变化。&直流不平衡电桥的工作原理直流不平衡电桥的工作原理 &电桥平衡条件：电桥平衡条件：& 相对臂电阻乘积相等。相对臂电阻乘积相等。输出特性：输出特性：abcdR1R2R3R4I1I2EUo直流电桥直流电桥 4433221122121RRRRRRRRRRRREUo 第11页/共54页第十二页，共5

9、4页。2022-6-23131.直流电桥直流电桥(1)直流不平衡电桥直流不平衡电桥(din qio)的工作原理的工作原理 abcdR1R2R3R4I1I2EUo直流电桥直流电桥与电桥的供电电源电压与电桥的供电电源电压(diny)E(diny)E成正比成正比，故对电源稳定性要求很高。，故对电源稳定性要求很高。与桥臂电阻的阻值比有关。设与桥臂电阻的阻值比有关。设R2/R1=nR2/R1=n，则，则： 2221211nnRRRR 与电桥的工作臂的个数有关与电桥的工作臂的个数有关(yugun)。工作桥臂数目越多，输出灵敏度。工作桥臂数目越多，输出灵敏度越大。越大。输出电压灵敏度：输出电压灵敏度：211

10、(1)ouUnSUR Rn第12页/共54页第十三页，共54页。2022-6-23141.直流电桥直流电桥(2)电桥连接电桥连接(linji)方式方式 (3)直流电桥的连接直流电桥的连接(linji)方式有单臂半桥、双臂半桥和全桥方式有单臂半桥、双臂半桥和全桥式式 。通常为全等臂电桥，即。通常为全等臂电桥，即n=1。abcdR1+RR2R3R4I1 I2E单臂电桥单臂电桥RREUo4相对相对(xingdu)(xingdu)灵敏度灵敏度S1S1为为：41ER/RUSo单臂半桥单臂半桥输出输出(shch)(shch)电压：电压： 4433221144332211241RRRRRRRRERRRRRR

11、RRnnEUo 第13页/共54页第十四页，共54页。2022-6-23151.直流电桥直流电桥(2) 电桥连接电桥连接(linji)方式方式 双臂半桥双臂半桥输出输出(shch)(shch)电压：电压：RREUo2相对相对(xingdu)(xingdu)灵敏度灵敏度S2S2为：为：2212ESR/RUSo全桥全桥输出电压：输出电压：RREUo相对灵敏度相对灵敏度S S2 2为：为：ESSR/RUS12342oabcdR1+RR3R4I1I2E双臂半桥双臂半桥R2-RabcdR1+RI1I2E全桥全桥R2-RR3+RR4-R第14页/共54页第十五页，共54页。2022-6-23162.交流电

12、桥交流电桥&直流电桥的激励电源为交流电源，四个桥臂均为阻抗直流电桥的激励电源为交流电源，四个桥臂均为阻抗(zkng)，可用于测量电阻、电容和电感的变化。，可用于测量电阻、电容和电感的变化。abcdZ1Z2Z3Z4UIUo&交流电桥的平衡条件：交流电桥的平衡条件：& 相对臂阻抗乘积相对臂阻抗乘积(chngj)相等相等阻抗角阻抗角阻抗的模阻抗的模即：即：423142314231ZZZZZZZZ&交流电桥功能上相当于调幅交流电桥功能上相当于调幅(dio f)器器，输出为调幅，输出为调幅(dio f)波。其后续测量波。其后续测量电路应进行解调。电路应进行解调。第15页/共54页第十六页，共54页。20

13、22-6-23172.交流电桥交流电桥&交流电桥使用时的注意事项交流电桥使用时的注意事项&交流电桥的平衡由两个条件决定，供桥电源的稳定性将影响交流电桥的平衡由两个条件决定，供桥电源的稳定性将影响平衡调节平衡调节(tioji)，因此对交流电桥的供桥电源要求较高。，因此对交流电桥的供桥电源要求较高。&电桥的供桥电源一般采用频率范围电桥的供桥电源一般采用频率范围510kHz的音频交流电的音频交流电源。源。第16页/共54页第十七页，共54页。2022-6-2318& 放大电路应具有的功能：放大电路应具有的功能：& 足够足够(zgu)(zgu)的放大倍数的放大倍数& 高输入阻抗，低输出阻抗高输入阻抗，

14、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&主要介绍：主要介绍：&典型放大电路典型放大电路(dinl)(dinl)&电荷放大电路电荷放大电路(dinl)(dinl)&仪表放大电路仪表放大电路(dinl)(dinl)&程控增益放大电路程控增益放大电路(dinl)(dinl)第17页/共54页第十八页，共54页。2022-6-2319&典型典型(dinxng)(dinxng)放大电路分为直流放大电路和交流放大电路，包放大电路分为直流放大电路和交流放大电路，包括反相放大电路、同相放大电路和差动放大电路，均由集成运算放括反相放大电路、

15、同相放大电路和差动放大电路，均由集成运算放大器构成。大器构成。&直流放大电路直流放大电路&反相放大电路反相放大电路放大放大(fngd)倍数为：倍数为：1RRuuAFicu同相放大电路同相放大电路放大倍数为：放大倍数为： 11RRuuAFicu第18页/共54页第十九页，共54页。2022-6-2320(1)(1) 直流放大直流放大(fngd)(fngd)电路电路(2)(2) 差动放大差动放大(fngd)(fngd)电路电路放大放大(fngd)倍数为：倍数为：R1+-RFR2R3UcUi1Ui22323111211iFiFooouRRRRRuRRuuu 在差动放大电路中一般取在差动放大电路中一般

16、取R1= R2，R3= RF，则：，则： idFiiFouRRuuRRu1121 假设放大器只有共模信号作用时，有假设放大器只有共模信号作用时，有ui1= ui2=uic，则，则uc=0，可见输出信号中无，可见输出信号中无共模成分。差动放大电路的特点是能有效的抑制共模干扰信号，电路结构简单，但输共模成分。差动放大电路的特点是能有效的抑制共模干扰信号，电路结构简单，但输入阻抗较低（约入阻抗较低（约2R1），增益调节困难。差动放大电路是仪表放大器等放大电），增益调节困难。差动放大电路是仪表放大器等放大电路的基础。路的基础。第19页/共54页第二十页，共54页。2022-6-2321(2)(2) 交

17、流交流(jioli)(jioli)放大电路放大电路(3)(3) 交流交流(jioli)(jioli)反相放大电路反相放大电路放大放大(fngd)倍数为：倍数为：U Ui iC C1 1C C3 31RRuuAFicu交流同相放大电路交流同相放大电路放大倍数为：放大倍数为： 11RRuuAFicuC C3 3C C1 1U Ui i第20页/共54页第二十一页，共54页。2022-6-2322(3)(3) 电桥放大电路电桥放大电路(4)(4) 由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。常器和运算放大器构

18、成的电桥都称为电桥放大电路。常应用应用(yngyng)(yngyng)于电参量式传感器。于电参量式传感器。(5)(5) 电桥放大电路有单端输入和差动输入两类。电桥放大电路有单端输入和差动输入两类。单端输入单端输入(shr)电桥放大电路电桥放大电路差动输入差动输入(shr)电桥放大电路电桥放大电路线性电桥放大电路线性电桥放大电路(a) 反相输入电桥放大电路反相输入电桥放大电路Z1Z2Z3Z4eR1A+_R2R3uoab(b) 同相输入电桥放大电路同相输入电桥放大电路Z1Z2Z3Z4eR1A+_R2uoabc图图2.32 差动输入电桥放大电路差动输入电桥放大电路 Z1Z2Z3Z4eR1A+_R2u

19、oab 图图2.33 线性电桥放大电路线性电桥放大电路 Z1Z2Z3Z4eA+_uoab第21页/共54页第二十二页，共54页。2022-6-2323 fyffffyiyfyiifyiicaiCQuCCACAACCCAQuAuuCuuCuCuuCCCuQ 足够大，则足够大，则若若fyiifyiicaiCuuCuCuuCCCuQ&电荷放大电荷放大(fngd)(fngd)电路的输出电压与输入电荷成比例关系，也电路的输出电压与输入电荷成比例关系，也称为电荷称为电荷/ /电压转换电路。同时也起着阻抗变换的作用，常用于电压转换电路。同时也起着阻抗变换的作用，常用于压电传感器的测量电路。压电传感器的测量电

20、路。QaCcCiCfCyuAiu传感传感器器电电缆缆运算放大器运算放大器电荷电荷(dinh)传感器电容传感器电容连接电缆的寄生电容连接电缆的寄生电容&电荷放大器的特点：电荷放大器的特点： 优点优点：在一定条件下，：在一定条件下，uy与与Q成正比，与成正比，与Cc无关，采用电荷放大器时，即无关，采用电荷放大器时，即使连接电缆长达百米以上，其灵敏度也无明显变化。使连接电缆长达百米以上，其灵敏度也无明显变化。 缺点缺点：电路复杂，调整困难，价格昂贵。：电路复杂，调整困难，价格昂贵。第22页/共54页第二十三页，共54页。2022-6-2324&仪表放大电路是专门精密差分电压的放大器。其仪表放大电路是

21、专门精密差分电压的放大器。其特点是：高输入阻抗、低偏置电流、低失调特点是：高输入阻抗、低偏置电流、低失调(shtio)和低漂移、高共模抑制比、平衡的差动和低漂移、高共模抑制比、平衡的差动输入和单端输出。输入和单端输出。第23页/共54页第二十四页，共54页。2022-6-2325 电路的组成电路的组成(z chn)和原理和原理组成组成(z chn)：三个低漂移、低失调运算放大器构成。三个低漂移、低失调运算放大器构成。两极结构：两极结构： 第一级为两个对称的同相放大器第一级为两个对称的同相放大器输入级。输入级。第二级是一个差动放大器。第二级是一个差动放大器。电路为上、下对称结构。电路为上、下对称

22、结构。AB第24页/共54页第二十五页，共54页。2022-6-2326电路的组成电路的组成(z chn)和原理和原理原理原理(yunl)：a.a.对称同相放大器部分对称同相放大器部分输入级：输入级：当当R RG G为无穷大时，运为无穷大时，运放放A A1 1、 A A2 2相当于两相当于两个电压跟随器。个电压跟随器。 提高放大器的输入阻抗提高放大器的输入阻抗b.b.差放部分：差放部分：当当R3=R4=Ra，R5=R6=Rb时，时， uo=-(Rb/Ra)uAB =(Rb/Ra)(uB-uA) 放大器增益：放大器增益：Av=-(Rb/Ra)。不通过不通过Rb、Ra调增益。调增益。AB第25页/

23、共54页第二十六页，共54页。2022-6-2327 电路的组成电路的组成(z chn)和原理和原理原理原理(yunl)：c.c.增益的调整：增益的调整：当当R3=R4=R5=R6，R1=R2=R时，时，令令ui=u1-u2，则：，则： uo=-uAB =-(1+2R/RG)ui放大器增益：放大器增益： Av=uo/ui=uo/(u1-u2)=-(1+2R/RG)通过改变通过改变R RG G可改变仪用放大器的闭环增益可改变仪用放大器的闭环增益仪表放大电路的设计及应用仪表放大电路的设计及应用仪表放大器电路的实现方法主要分为两大类：第一类由分立元件组合而成；另一类由单片集成芯片直接实现。仪表放大器

24、电路的实现方法主要分为两大类：第一类由分立元件组合而成；另一类由单片集成芯片直接实现。 AB第26页/共54页第二十七页，共54页。2022-6-2328&放大电路的增益调整有手动、自动和程控三种方法。放大电路的增益调整有手动、自动和程控三种方法。&程控增益放大电路是通过数字逻辑电路或计算机编程来改变增益的方法，也称为可编程增益放大电路，简称程控增益放大电路是通过数字逻辑电路或计算机编程来改变增益的方法，也称为可编程增益放大电路，简称PGA。&可编程增益放大器一般由放大器、可变反馈电阻网络可控制可编程增益放大器一般由放大器、可变反馈电阻网络可控制(kngzh)接口组成。接口组成。 程控放大器与

25、普通程控放大器与普通(ptng)放大器的区别在于反馈电路网络可变，且受放大器的区别在于反馈电路网络可变，且受控于控制接口的输出信号。不同控制信号将产生不同反馈系数，从而改控于控制接口的输出信号。不同控制信号将产生不同反馈系数，从而改变放大器闭环增益。变放大器闭环增益。第27页/共54页第二十八页，共54页。2022-6-2329(1)单运放程控增益放大电路单运放程控增益放大电路(2)由多路模拟由多路模拟(mn)开关开关AD7501和单运放组成的程控增益放大电路如图。和单运放组成的程控增益放大电路如图。R1A+_R21R3uiuo图图2.37 单运放程控增益放大电路单运放程控增益放大电路A2A1

26、A0COMI0I1I2I77501R21R22R23R28(2) 仪表放大器程控增益放大电路仪表放大器程控增益放大电路集成仪表放大器集成仪表放大器AD620和多路模拟和多路模拟(mn)开关开关AD7502组成的程控增益放大电路如图。组成的程控增益放大电路如图。 图图2.38 AD620组成的程控增益放大电路组成的程控增益放大电路AD620+_uoVEEVCC+_uiA1A0I0I1I2I37502Rg1Rg2Rg3Rg46184532(3) 集成程控增益放大器集成程控增益放大器 集成程控增益放大器是将运算放大电路、电阻网路、模拟集成程控增益放大器是将运算放大电路、电阻网路、模拟(mn)开关和译

27、码电路等集成在一起，制成的单片集成电路。如美国国家半导体公司生产的开关和译码电路等集成在一起，制成的单片集成电路。如美国国家半导体公司生产的LH0084。第28页/共54页第二十九页，共54页。2022-6-2330&传感器能将非电量转换成电参量或电量，电参量有电阻、电感传感器能将非电量转换成电参量或电量，电参量有电阻、电感、电容、频率和相位等多种形式。电量有电压、电流、电荷等、电容、频率和相位等多种形式。电量有电压、电流、电荷等形式。信号形式。信号(xnho)转换电路是将各类信号转换电路是将各类信号(xnho)进行相互进行相互转换的电路。转换的电路。&主要介绍：主要介绍：&阻抗阻抗(zkng

28、)(zkng)与电压的转换与电压的转换&电压和电流的相互转换电压和电流的相互转换第29页/共54页第三十页，共54页。2022-6-2331&阻抗阻抗/电压变换电压变换(binhun)电路包括将电阻、电感和电容参数转换到电压的信号转换电路。电路包括将电阻、电感和电容参数转换到电压的信号转换电路。(1)电阻电阻/电压转换电路电压转换电路 (2)电阻电阻/电压转换电路，实际上是一种电阻计，由输出电电压转换电路，实际上是一种电阻计，由输出电压值指示电阻值。电阻的测量方法是：让恒定的电流压值指示电阻值。电阻的测量方法是：让恒定的电流流过未知阻值的电阻流过未知阻值的电阻Rx，然后测量其两端的电压，求，然

29、后测量其两端的电压，求出出Rx的阻值。的阻值。(3)电容电容/电压转换电路电压转换电路(4)电容检测电容检测(jin c)的方法有两种：一是把电容作为一的方法有两种：一是把电容作为一个阻抗元件，按照电阻与电压转换的方式进行变换；个阻抗元件，按照电阻与电压转换的方式进行变换；二是利用电容的充放电特性进行变换。二是利用电容的充放电特性进行变换。(5)运算放大电路法运算放大电路法+_图图2.40 电容电容/ /电压转换电路电压转换电路ARfCfCxCs1Cs2RuouiifxixfoUCCuCjCjU11第30页/共54页第三十一页，共54页。2022-6-2332当谐振频率等于电源的频率时，输出最

30、大。谐振电路的输当谐振频率等于电源的频率时，输出最大。谐振电路的输出随电容出随电容C C变化变化(binhu)(binhu)的曲线如图所示。的曲线如图所示。 (2)电容电容(dinrng)/电压转换电路电压转换电路(3)谐振电路法谐振电路法图图2.41 谐振电路谐振电路LCxC1 (a)uiucLCxC1 (b)ucReLCfr21谐振频率：谐振频率：谐振电路法适用于电感系数到电压谐振电路法适用于电感系数到电压的转换电路，即自感的转换电路，即自感/ /电压转换电路。电压转换电路。ucCabcd 谐振电路的特性曲线谐振电路的特性曲线电容转换为电压的方法还有脉冲调宽电路法、直流极化电路法和调频电路

31、法等其他方法。电容转换为电压的方法还有脉冲调宽电路法、直流极化电路法和调频电路法等其他方法。 第31页/共54页第三十二页，共54页。2022-6-2333&为了抑制外界干扰为了抑制外界干扰(gnro)(gnro)，常把传感器输出的电压信号经，常把传感器输出的电压信号经V/IV/I转换电路转换成具有恒流特性的电流信号输出，然后在接收端再由电流转换电路转换成具有恒流特性的电流信号输出，然后在接收端再由电流/ /电压转换还原成电压信号。电压转换还原成电压信号。(1)电压电压/电流转换电路电流转换电路 (2)电压电压/电流转换电路电流转换电路(也叫也叫V/I转换器转换器)就是把电压信号就是把电压信号

32、(xnho)转换成满足线性关系的电流信号转换成满足线性关系的电流信号(xnho)，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源。其输，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源。其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。(3)负载浮地的负载浮地的V/I转换电路转换电路(4)简单的简单的V/I转换电路转换电路21210RRuIRRuiOA 第32页/共54页第三十三页，共54页。2022-6-2334(1)电压电压/电流转换电流转换(zhunhun)电电路路 (2)负载浮地的负载浮地的V/I转换转换(zhunhun)电路电路(3)输出端加入晶体管驱动的输出端

33、加入晶体管驱动的V/I转转换换(zhunhun)电路电路目的：降低功耗、增大目的：降低功耗、增大(zn d)输出电流输出电流。负载接地的负载接地的V/IV/I转换转换(zhunhun)(zhunhun)电路电路负载负载RL一端接地。当一端接地。当R1= R2， R3= R4+ R7时，输出电流：时，输出电流：iOuRRRI713 差动输入的差动输入的V/I转换电路转换电路当当R1= R3， R2= R4时，输出电时，输出电流：流：R为输出采样电阻。为输出采样电阻。RuuIO21 第33页/共54页第三十四页，共54页。2022-6-2335(2)电流电流/电压转换电压转换(zhunhun)电路

34、电路 (3)在测试系统中，有一些环节在测试系统中，有一些环节(如记录仪和继电器等如记录仪和继电器等)需要用电压信号驱动，而且电流不能直接由需要用电压信号驱动，而且电流不能直接由A/D转转换换(zhunhun)器转换器转换(zhunhun)，因此必须先，因此必须先将其转变成电压信号，然后才能转换将其转变成电压信号，然后才能转换(zhunhun)。(4)电流电流/电压转换电压转换(zhunhun)电路也叫电路也叫I/V转换转换(zhunhun)器，用于将输入电流信号转换器，用于将输入电流信号转换(zhunhun)成满足线性关系的电压信号输出。成满足线性关系的电压信号输出。(5)基本转换基本转换(z

35、hunhun)电路电路高输入阻抗高输入阻抗(sh r z kn(sh r z kn) )电路电路ioRIu 反相输入反相输入(shr)(shr)型型uoR3R1R4A+_(b) 同相输入型同相输入型R2iR2A+_iuo(a) 反相输入型反相输入型i1R1RsiRRiuo1同相输入型同相输入型iRRRVRRuPo3121211 第34页/共54页第三十五页，共54页。2022-6-2336& 滤波电路（也称滤波器）就是一种选频装置，可使信号中滤波电路（也称滤波器）就是一种选频装置，可使信号中特定的频率成分通过，而极大的衰减其他频率成分。特定的频率成分通过，而极大的衰减其他频率成分。& 滤波电路

36、的作用：滤波电路的作用：& 滤除测试系统中由于各种原因引入的噪声和干扰；滤除测试系统中由于各种原因引入的噪声和干扰；& 滤除信号调制过程中的载波滤除信号调制过程中的载波(zib)等无用信号；等无用信号；& 用于分离各种不同的频率信号，提取感兴趣的频率成分；用于分离各种不同的频率信号，提取感兴趣的频率成分；& 对系统的频率特性进行补偿。对系统的频率特性进行补偿。 第35页/共54页第三十六页，共54页。2022-6-2337&对于一个滤波器，能通过它的频率范围对于一个滤波器，能通过它的频率范围(fnwi)称为该滤波器称为该滤波器的频率通带；被它抑制或极大地衰减的频率范围的频率通带；被它抑制或极大

37、地衰减的频率范围(fnwi)称为称为频率阻带；通带与阻带的交界点称为截止频率。频率阻带；通带与阻带的交界点称为截止频率。&滤波器的分类滤波器的分类按处理按处理(chl)(chl)的信号的信号的形式分类：的形式分类：模拟滤波器模拟滤波器数字滤波器数字滤波器按采用的元件分类：按采用的元件分类：有源滤波器有源滤波器无源滤波器无源滤波器按滤波器传递函数的阶次按滤波器传递函数的阶次分类：分类：一阶滤波器一阶滤波器二阶滤波器二阶滤波器高阶滤波器高阶滤波器第36页/共54页第三十七页，共54页。2022-6-23382.滤波器的基本参数滤波器的基本参数增益增益(zngy)A0(zngy)A0： 指通带内的幅

38、指通带内的幅频特性的幅值。频特性的幅值。0fA()A0d 0.707A0fc1fc2B通带截止频率通带截止频率fp：通带与过渡带边：通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益界点的频率，在该点信号增益(zngy)下降到一个人为规定的下下降到一个人为规定的下限。限。阻带截止频率阻带截止频率fr: :阻带与过渡带边界点阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗的频率，在该点信号衰耗( (增益的倒数增益的倒数) )下降到一人为规定的下限。下降到一人为规定的下限。 转折频率转折频率fc: :信号增益下降到信号增益下降到 ( (即下降了即下降了3dB) )时的频率，在很多情况下时的频率，在很多情况下，常以，

39、常以fc作为截止频率。作为截止频率。带宽带宽B: : B= fc2- fc1，两截止频率之间的频率范围。带宽决定着滤波器分离信两截止频率之间的频率范围。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力。号中相邻频率成分的能力。中心频率中心频率f0: :210ccfff品质因数品质因数Q: : Q= f0/B波纹幅度波纹幅度d: :绕幅频特性均值绕幅频特性均值A A0 0波动值波动值第37页/共54页第三十八页，共54页。2022-6-23392.滤波器的基本参数滤波器的基本参数0fA()A00.707A0fc1fc2B倍频程选择性倍频程选择性W:W:表征过渡带幅频特性衰减的快慢程度。指在上截止频率

40、表征过渡带幅频特性衰减的快慢程度。指在上截止频率fc2fc2与与2fc22fc2之间或下截止频率之间或下截止频率fc1fc1与与(1/2)fc1(1/2)fc1之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。它反映了滤波器对通频带以外的频率成分之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。它反映了滤波器对通频带以外的频率成分(chng fn)(chng fn)的衰减能力。的衰减能力。 11222120220ccccfAf/AlgWfAfAlgW 或：或：滤波器因数（矩形系数滤波器因数（矩形系数(xsh)(xsh)）：滤波器：滤波器-60dB-60dB与与-30dB-30dB带宽之

41、比。带宽之比。dB3dB60 BB 第38页/共54页第三十九页，共54页。2022-6-23403.常见常见(chn jin)滤波器滤波器模拟滤波器一般用传递函数模拟滤波器一般用传递函数H(s)表示输入与输出间的传递关表示输入与输出间的传递关系。而频率特性函数系。而频率特性函数H(j)表示滤波器对在输入正弦表示滤波器对在输入正弦(zhngxin)信号幅值不变的条件下，输出信号随频率变化信号幅值不变的条件下，输出信号随频率变化的关系。的关系。 无源滤波器无源滤波器无源无源RC低通滤波器低通滤波器 ux (t) uy (t) R C i(t) 111111)()()( sRCscsRcssUsU

42、sHxy ff| )(|fH)( f 2/112/1o45 o90 RCfc21截止频率：截止频率：第39页/共54页第四十页，共54页。2022-6-23413.常见常见(chn jin)滤波器滤波器(1)无源无源(w yun)滤波器滤波器(2)无源无源(w yun)RC高通滤波器高通滤波器 111)()()( ssRCsRCscsRRsUsUsHxy ff| )(|fH)( f 2/112/1o45o90 ux (t) uy (t) R C 无源无源RC带通滤波器带通滤波器 图图2.48 无源无源RCRC带通滤波器及幅频特性带通滤波器及幅频特性(a)ui(t)uo(t)R1C1R2C2(b

43、)A(f)f10 当当R2R1时，后面的低通滤波器时，后面的低通滤波器对前面的高通滤波器影响较小，可对前面的高通滤波器影响较小，可以忽略两级耦合时的负载效应，无以忽略两级耦合时的负载效应，无源源RC带通滤波器可以看作是低通和高通滤带通滤波器可以看作是低通和高通滤波器的串联，滤波器的传递函数波器的串联，滤波器的传递函数H(s)为：为： 11121121 ssssHsHsH 第40页/共54页第四十一页，共54页。2022-6-23423.常见常见(chn jin)滤波器滤波器(2)有源滤波器有源滤波器(3)有源滤波器一般由集成运算有源滤波器一般由集成运算(yn sun)放大器和放大器和RC网络组

44、成，网络组成，RC网络实现滤波作用，集成运算网络实现滤波作用，集成运算(yn sun)放大器将负载端和滤波网放大器将负载端和滤波网络隔离，可以提高增益和带负载能力。络隔离，可以提高增益和带负载能力。 (4)有源低通滤波器有源低通滤波器 (5)有源高通滤波器有源高通滤波器(6)有源带通滤波器有源带通滤波器第41页/共54页第四十二页，共54页。2022-6-2343为什么要进行为什么要进行(jnxng)(jnxng)调制与解调？调制与解调？ 传感器输出一般是一些缓变且较弱的电信号，无论在放大传感器输出一般是一些缓变且较弱的电信号，无论在放大器选择器选择(xunz)(xunz)，还是传输方面都有诸多不便。调制与解调，还是传输方面都有诸多不便。调制与解调的目的是解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题，提高的目的是解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题，提高电路的抗干扰能力、传输能力及有效地提高信噪