控制系统技术概论 美 罗伯特N .贝特森 课文翻译第六章翻译_.docxVIP

第6章信号调理目标信号调节器准备由另一个组件使用的信号。输入到信号调节器通常是从一个传感器（或主要元素）的输出。由信号调节器执行的操作包括隔离，阻抗变换，降噪，放大，线性化，并转化。本章的目的是给你分析，指定或设计的信号调理系统的能力。读完本章后，你将能够解释和/或指定运算放大器的理想和实用的机型共模电压的共模增益共模抑制比一个取样与保持电路的采集时间隔离和阻抗变换一个A / D转换器的量化误差设计或构建以下反相放大器同相放大器求和放大器差动放大器仪表放大器低通滤波器陷波滤波器I / O表或线性化的曲线图一个非线性函数J的分段线性近似。一个RTD /惠斯登电桥电路的校准曲线???令179180?第一章。 6信号调理隔离和阻抗变换放大和模 - 模转换降噪（滤波）线性化数据采样的数字 - 模拟转换器模拟 - 数字转换运算放大器是许多现代信号调节器的心脏。出于这个原因，我们的信号调节的研究开始于该运算放大器和各种信号调理电路中的应用。你应该移动到一节模拟信号调理之前，完成对运算放大器电路的部分。一个的测量发送器的目标是最小化测量所测量的变量的影响。在某些情况下，这意味着与隔离放大器的主要元件的电隔离。在其他情况下，它意味着提供在输入高阻抗的信号调节器。我们的信号调理的研究始于隔离和阻抗转换。测量发射机的另一个目的，是从主元件的输出转换成适合于由控制器或显示装置使用的信号。一些主要的元素转换变化测量变量成阻力小的变化。应变计和电阻式温度检测器（RTD ）是两个例子。甲桥电路通常被用来在电阻的变化转换成电压的变化小。这个小的电压，然后放大并转换为适合于由所述控制器使用一个电流信号。我们的信号调节的研究将继续于放大和模 - 模转换。行业呈现制作精确的测量恶劣环境。有电气干扰的来源很多，而且噪音始终是一个问题，当传输电信号。降噪各类过滤器是另一个话题，我们的研究。线性化是下一个话题。理想的测量变送器的输出是从0到100 ％是作为测量变量变为从较低范围限制到了一个线性信号引言?一个测量发射器由两部分组成：一个主元件（或传感器）和信号调节器。主要的元素使用其材料和构造的某些特性的测量变量的值转换成电子，机械或流体信号。初级元件的输出可以是一个小的电压或电阻值。它可能是一个力，位移，压力，或一些其他的现象。不管是哪一种形式中，主元件的输出取决于所测量的变量的值。初级元件的输出是被感测的变量的度量，但它是很少的适合于传输和使用由系统中的其它部件的一种形式。通常，信号调节器是必需的，以主元件的输出转换成适合于由控制器或显示装置使用的电（或气动）信号。标准的传输信号是4 - 至20毫安的电流，或3 - 至15 psi的气压。例如，热电偶（ T / C）是一种将温度转换成一个小的电压的主元素。到20毫安的电流 - 信号调节器的热电偶的毫伏输出到4的转换。 AT / C温度变送器包括热电偶和信号调节器。下面是一些通过信号调节器执行的任务：?秒。 6.2运算放大器181每个区间的上限。有时信号接近理想。在其他时间，该信号是很非线性的。节流孔流元件，例如，产生的压力降是成正比的流量的平方成正比。这种类型的信号的线性化是一种非常理想的目标。热电偶也产生非线性信号，虽然几乎没有非线性的流出口。热电偶信号的线性化也是理想的。数字信号调理是我们最后的话题。数据采样是一个过程，其中一个开关闭合瞬间到的模拟信号连接到采样和hQld电路。采样和保持电路保持的模拟信号，直到下一个瞬时开关闭合。而模拟信号被保持，模拟 - 数字转换器将模拟信号转换成等值的数字信号。一旦信号被转换为数字，微处理器可以使用数字采样进行数字信号处理，如滤波，线性化，校准，并转换为工程单位。一种数字控制器接收数字采样，并产生一个数字输出信号。一种数字 - 模拟转换器控制器的数字输出转换成适合于由最终控制元件使用的模拟信号。运算放大器运算放大器是一种高增益直流放大器具有两个输入和一个输出。的输出等于在两个输入乘以放大器的增益的电压之间的差异。不同的运算放大器的增益范围从104至107 ， 105是一个典型的价值。一个运算放大器既需要正和负电源电压，标记为+ Vcc和- Vcc时，分别。提供用于抵消空调整两个输入端，使终端总数达到七人。运算放大器有几种不同的IC封装，包括流行的八引脚MINIDIP包。运算放大器电路的工作特性几乎完全依靠外部的放大器元件。的增益，输入阻抗，输出阻抗和频率响应取决于外部电阻器和电容器的电路，而不是对增益，输入阻抗，或放大器的输出阻抗。这意味着可以由一个运算放大器电路的行为，通过适当选择和几个电阻器和电容器的位置以适应特定的应用。此外，这些组件的稳定性可以被选择，以满足应用的要求。有了这个多功能性和易用性设计，这也就不难理解为什么运算放大器已成为这样一个受欢迎的组件在控制系统中。