第9章传感器信号处理电路资料.pptVIP

第十一章 传感器信号处理电路;基本要求： 信号的选取与抗干扰能力 ①要求电路本身是低噪声的； ②采用恰当的屏蔽、隔离，合理的布线与接地； ③被测信号的调制和解调。;稳定性 ①温漂：处理的结果在一次运行中发生渐变 ②长期稳定性：由于元器件老化、插接件弹性疲劳、氧化等原因 ③短期稳定性：示值重复性。;线性度 检测的非线性由传感器、传感器电路、显示执行机构这三部分的非线性度产生。;输入输出阻抗 输入级的输入阻抗与传感器的输出阻抗相匹配，使放大器的输出信噪比达到最大值； 传感器电路的输出阻抗应与它所驱动的显示执行机构或微机接口的阻抗相匹配。;传感器的匹配;高输入阻抗放大器;解：根据虚地原理;第二节 信号放大电路;;解： （1） （2）R3、C1为低通滤波器，消除噪声； LM35D及其周围电路补偿冷端温度； R6完成断线检测。;二、差动放大器电路;;解： （1）;三、电荷放大器;~;U0 =;特点 输入阻抗高，最大可达109Ω； 偏置电流低； 共模抑制比高； 平衡的差动输入； 具有良好的温度稳定性； 增益可由用户选择不同的增益电阻来确定； 单端输出;主要参数 增益方程式:仪用放大器所要求的增益与放大器增益控制电阻的关系式为： V0 = ViRs / RG 增益范围：系指可提供的使放大器工作正常的增益范围（典型值1－1000）。 失调电压：系指为了使输出电压为零而需要在输入端外加的电压。 输入偏流：系指保证直流放大器的输入晶体管正常工作所需的偏置电流。 共模抑制比：系指当两个输入端具有等量电压变化时所测出的输出电压的变化。 非线性度：系指实际的输出和输入的关系曲线与一条理想直线的偏差;五、可编程增益放大器(PGA);增益;单运放可编程增益放大器;;SW4;六、集成隔离放大器;特点： 具有保护系统硬件不受高共模电压（CMV）损坏的能力； 没有外偏流流入引线，泄漏电流很低，解决了噪声拾取问题； 具有非常高的共模抑制能力。;耦合方式： 变压器耦合 利用变压器耦合实现载波调制，通常具有较高的线性度和隔离性能，但是带宽被限制在1KHz以下。 光电耦合 利用LED光电耦合的方法实现载波调制，其隔离性能不如变压器耦合，但可获得10KHz的带宽。;;提问：Uout=?;第三节 信号变换电路;电流—电压变换电路实例;将传感器输出的电压或电流信号高低变成单位时间内脉冲数的多少称作对信号进行前处理。这样就大大提高了信号传输的抗干扰能力，解决了长距离传输的问题。 这种方法只适用于实时性要求不是太高的场合。;电压变化型;;结论： 当输入电阻 Rin、定时电容 Cos 一定时，输出频率 Fo 正比于输入电压 Vin，而与积分电容 Cint 无关，它只决定积分器输出锯齿波的高度。;AD650基本应用电路;对AD650 单极性正输入电压V/F 转换电路，当 Vin=0-10V 时，Fo=0-100Khz； 对AD650 单极性负输入电压V/F 转换电路，当 Vin=-10V～0V 时，Fo=100～0 Khz； 对AD650 双极性输入电压V/F 转换电路，当 Vin=-5V~+5V 时，Fo=0-100Khz；;AD650 应用很广，几乎可代替目前所有的V/F 转换电路。它具有以下优点： 工作频率高； 抗干扰和共模电压能力强； 非线形和温漂低； 可靠性高； 适用与远距离传输； 且输入方式灵活，价格低廉。;3.脉冲数—电压变换电路;(1)基本工作原理 模块式 451 和 453 型 F/V 转换器。;型号;(2)应用举例;第四节 滤波电路;理想滤波器;一、低通滤波器;有源低通一阶滤波器;幅频特性：;有放大作用;有源低通二阶滤波器;传递函数;【例】设计一个截止频率f0=2kHz，品质因素Q=2的低通滤波器。;有源滤波器的优点 不使用电感元件，体积小重量轻； 有源滤波电路中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响； 除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。;二、高通滤波器;幅频特性：;第五节 传感器电路的噪声与抑制;噪声消除的模型;二、传感器的噪声来源;三、干扰的耦合方式;2、电磁耦合（互感性耦合） 当两个电路之间有互感存在时，一个电路的电流产生变化就会通过磁场耦合到另一个电路。;4、漏电流耦合 由于测量电路内部存在漏电阻产生漏电流引起的干扰。;四、噪声的抑制;传感器和电路器件产生的噪声的抑制;降低噪声的信号处理方法;1、屏蔽技术 （1）静电屏蔽