勘误 第5章 模拟信号的调理与转换.pdfVIP

第5 章 模拟信号的调理与转换 测试系统的一个重要环节是信号的调理与转换。被测物理量经传感器后的 输出一般为电信号。由于测量过程中不可避免地遭受各种干扰因素的影响，为 了抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和处理，往往需要对这些电信 号作调理和转换。本章主要讨论模拟信号常用的调理与转换环节，包括电桥、 调制与解调、滤波器、以及数/模与模/数转换。 5.1 电桥 电桥是将电阻、电容和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。电桥电路简单可靠，且具有很高的精度和灵敏度，因此，被广泛用作 仪器测量电路。 电桥按其采用的激励电源类型分为直流电桥和交流电桥；按其工作方式又 可分为零值法（平衡电桥）和偏值法（不平衡电桥）。 5.1.1 直流电桥 直流电桥如图5.1 所示，纯电阻R1 、 R2 、R3 和R4 组成电桥的四个桥臂，在电 桥的一条对角线两端a 和c 接入直流电源 e ，而另一对角线两端b 和d 上输出电压 o e ，该输出可直接驱动指示仪表，也可接 y 入后续放大电路。 直流电桥的输出端后接输入阻抗较大 的仪表或放大电路时，可视为开路，其输 出电流为零，此时有 图5.1 直流电桥结构形式 e e o o I ，I 1 2 R +R R +R 1 2 3 4 由此可得出b 、d 两端输出电压 158 ? R R ? e U =?U ? 1 e =? 4 e ? y a b ad R +R o R +R o ? 1 2 3 4 ? （5-1 ） R R ?R R 1 3 2 4 e (R +R )(R +R ) o 1 2 3 4 由式（5-1 ）可知，要使输出电压e 为零，即当电桥平衡时，应有 y R R R R （5-2 ） 1 3 2 4 式（5-2 ）为直流电桥平衡公式。 直流电桥的工作原理是：四个桥臂中的一个或数个桥臂的阻值变化而引起 电桥输出电压（或电流）的变化。适当选取各桥臂的阻值，可使输出电压（或 电流）仅与被测量引起的阻值变化有关，达到测量的目的。 直流电桥的优点是：采用稳定性高的直流电源作激励电源；电桥的输出e y 是直流量，可用直流仪表测量，精度高。电桥与后接仪表间的连接导线不会形 成分