传感器与信号调理电路重点课件

传感器与信号调理电路(2学时)传感器与信号调理电路教学目的:了解测量系统的组成，并掌握仪器、仪表在工业系统测量中的应用。教学目的:典型测量系统的组成直流电源测量系统信号调理电路现场物理量传感器可用信号显示装置信号发生器示波器控制装置模拟传感器的输出信号测量并显示信号为系统各部分供电典型测量系统的组成直流电源测量系统信号调理现场传感器可用显示传感器：能感受某种信息并按一定规律将其转换成另一种能量形式并作为可用信号输出。其输出的信号形式通常是电量，这是因为电信号易于传输、存储和处理。因此，也可以狭义地理解传感器就是能将被测量转换成电信号的器件或装置。

物理量等可用信号

列举生活中常见的传感器人体的传感器传感器：能感受某种信息并按一定规律将其转换成另一种能量形式并被测量：传感器能够感受的信息叫被测量。有物理量、化学量、生物学量等。可用信号：某一定场合中便于传输和处理且可以使用的信号（常是电量）被测量：传感器能够感受的信息叫被测量。有物理量、化学量、生物传感器的输出信号往往很微弱，且波形不适当，不能直接用于工业系统的状态显示和控制。信号调理电路就是对传感器的输出信号施行一定预处理的装置。如：电压放大、电流－电压转换、整形、频率－电压转换等，使信号适于显示或控制的要求，而这些电路通常要用到集成运算放大器。信号调理电路传感器的输出信号往往很微弱，且波形不适当，不信号调理电路运算放大器运算放大器是信号调理电路的常用器件，掌握运算放大器的特性及其工作方式，对于掌握信号调理电路的工作原理非常重要。运算放大器是一个集成电路芯片，将其连接成不同的工作方式，便可实现多种数学运算故称为运算放大器，简称运放。运算放大器运算放大器是信号调理电路的常用器件，掌握运算放大器OP07LM324实物外形E+E-实物外形运算放大器电路符号OP07LM324实物外形E+E-实物外形运算放大器电路符号

运算放大器

管脚起始脚朝左管脚序号逆时针方向增长！！运算放大器管脚起始脚朝左管脚序号逆时针方向增长！！运算放大器理想运放的特点A很大，1000倍以上ri很大，兆欧以上ro很小，可以忽略A→∞ri→∞故：ro→0“虚通”“虚断”运算法则：1、输出是电源电压范围内的任意值。故放大倍数与负载无关。2、3、4、高增益高输入电阻低输出电阻A：放大倍数运算放大器理想运放的特点A很大，1000倍以上A→∞“虚通”运放的工作方式

Va=0a点常称“虚地”点。R2：反馈电阻。闭环放大：接入R2开环放大：不接R2，放大倍数无穷大。则R3是平衡电阻，保证静态时两输入端的电阻相等。根据节点电流法得：反相比例放大器思考题：1、万用表量程转换所用分压器，用运放如何实现。

2、试画出反相比例放大器的传输特性曲线ui_uo曲线运放的工作方式

Va=0a点常称“虚地”点。则R3是运放的工作方式同相比例放大器运算放大器的工作曲线（传输特性曲线）运放的工作方式同相比例放大器运算放大器的工作曲线

运算放大器

电压跟随器特点：①输入阻抗无穷大(虚断)；②输出阻抗为零；应用：1、提高带载能力

2、在电路中隔离前后两级电路。③uo=ui运算放大器

电压跟随器特点：①输入阻抗无穷大(虚运算放大器

差动放大器（减法器）方法1：令：

解得：运算放大器

差动放大器（减法器）方法1：令：解得：差动放大器（减法器）电路分析令方法2：差动放大器（减法器）电路分析令方法2：_+

+

R2R1R1ui2uoR2ui1解出：单运放的加减运算电路的特例：差动放大器方法3：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：单运放的加减运算放大器总结

单端输入方式一端接输入信号，而另一端接地（或通过电阻接地）同相输入反相输入差动输入方式（双端输入）输入信号uib和uia同时加在同相端和反相端工作方式运算放大器总结 单端输入方式差动输入方式（双端输入）工作方运算放大器总结

开环方式输出端与输入端之间除地线外没有连接。信息单方向流动。反馈方式(闭环方式)有信号从输出端经过某种电路回到输入端，构成反馈回路信息非单方向流动。工作方式运算放大器总结 开环方式反馈方式(闭环方式)工作方式正确理解运放的“工作方式”运放内部并没有所谓的“工作方式”，它只会按照运放的工作特性曲线工作（即对所有的“工作方式”都一样）；所谓的“工作方式”是依运放的外部连接而引入的说明。正确理解运放的“工作方式”运放内部并没有所谓的“工作方式”，运算电路要求1.熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及放大倍数公式。2.会用“虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–)

”分析给定运算电路的放大倍数。运算电路要求1.熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及训练内容1：反相放大器的测试输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.4V、0.8V、1.2V、1.8V、2.5V；双踪观察输入输出波形，记录输入uip-p(V)，输出uop-p；连续增大ui的幅值，记录出现饱和现象时输入、输出信号的峰峰值。uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5临界饱和时：

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训练内容1：反相放大器的测试输入信号ui：正弦波，f=2kH训练内容2：同相放大器的测试输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.4V、0.8V、1.2V、1.8V、2.5V；双踪观察输入输出波形，记录输入uip-p(V)，输出uop-p连续增大ui的幅值，记录出现饱和现象时输入、输出信号的峰峰值uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5临界饱和时：

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训练内容2：同相放大器的测试输入信号ui：正弦波，f=2kH训练内容3：电压跟随器的测试输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.5V；双踪观察输入输出波形；连续改变uip-p

，双踪观察输入输出波形。训练内容3：电压跟随器的测试输入信号ui：正弦波，f=2kH操作（按书中训练内容操作）1）运放管脚的辨认2）用板子连电路3）稳压电源的跟踪接法，接地及跟随器的接地。4）

5）是提供给芯片工作的电源6）书中训练内容只作0.4V，0.8V，1.2V，1.8V，2.5V，且用示波器测量输出波形7）波形记录（草图）8）训练的意义：观察相位、测幅值、测特性曲线。训练注意事项操作（按书中训练内容操作）4）5）是提供给芯片工作的电源6信号发生器