工程训练4传感器与信号调理电路.pptVIP

西安交通大学工程训练中心 传感器与信号调理电路 （2学时） 训练目的 建立对测试系统的初步认识。 掌握一种常用的信号调理器件——运算放大器。 了解常用信号调理电路的基本输入输出特性。 设备与器材 信号发生器 双踪示波器 自制电路板 各色导线若干 测量系统的构成 传感器：能感受规定的被测量，并按一定规律将其转换成可用信号的器件或装置； 信号调理电路：对传感器的输出信号施行一定预处理的装置，使信号适于显示或控制。 传感器 本质：将被测量从一种能量形式转换成另一种能量形式，并作为可用信号输出； 狭义的传感器：被测量?电信号； 分类： 按输入端被测量分：力，温度，转速，位移等 按转换原理分：应变式，差动式等 按输出量分：模拟式，数字式。 信号调理电路 传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和控制。 解决：利用信号调理电路，实现 信号放大 预滤波 整形 电流－电压转换 频率－电压转换等； 测量同一被测量：不同的测量方法?不同的传感器及相应的信号调理电路。 实验室中测量系统的组成 运算放大器 简称运放，是一种包含许多晶体管的集成电路，常用于信号调理； 具有高放大倍数，高输入电阻，低输出电阻 能完成加、减、乘、除、微积分等多种运算而被称为运算放大器。当然应用范围远不止运算。 运算放大器 运算放大器有两个输入端： 同相输入端（Uo相位总与U+相同） 反相输入端（Uo相位总与U-相反） 一个输出端； 运算放大器的外特性 工作特性曲线 理想运算放大器 运算放大器的一种等效电路： 理想运算放大器 在输入一侧考虑电压关系时：反相输入端与同相输入端的电压相等，称为“虚通”或“虚短”； 在输入一侧考虑电流关系时：反相输入端与同相输入端之间的电流为零，称为“虚断”。 工作方式：单端输入与差动输入 单端输入方式 一端接输入信号（同相输入/反相输入），另一端接地（或通过电阻接地） 差动输入方式（双端输入） 输入信号U+和U-同时加在同相端和反相端上 Ud＝U+－U- 工作方式：开环方式与反馈方式 开环方式 输出端与输入端之间除地线外没有连接； 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。 反相放大器 同相放大器 电压跟随器 差动放大器 运算放大器及其芯片 运算放大器的符号以及常见的运算放大器： 训练内容1：反相放大器的测试 用OP07构成反相放大电路； 输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.4V、1.8V、2.5V； 双踪观察输入输出波形并记录； 计算放大倍数，并在波形上标示出现饱和现象的位置。 训练内容2：同相放大器的测试 用OP07构成同相放大电路； 输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.4V、1.8V、2.5V； 双踪观察输入输出波形并记录； 计算放大倍数，并在波形上标示出现饱和现象的位置。 训练内容3：电压跟随器的测试 用OP07构成电压跟随器电路； 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并记录； 训练电路板简介 提示 确认电路板上OP07的引脚位置，如果接错电源，会烧毁芯片。 双极性电源的接法 作业 完成课后思考题 预习力的测量 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 万用表 为系统各部分供电 产生标准信号 ?调试和维修时，模拟传感器的输出信号 测量并显示电路中不同点的信号 直流偏置电压 输入端 输出端 放大的含义： 输出是输入的若干倍 0 Ud Uo E+ E- 正向饱和 反向截止 线性放大区 运放的Ud-Uo特性曲线 Uo∈( E- , E+ ) ε -ε Usat -Usat 理想情况： 输入电阻ri无穷大 放大倍数A无穷大 UN=0 N点常称“虚地”点 虚断 虚短 i1=i2，uP=0 uP=uN=0 工作方式： 单端、反馈 虚断 虚短 i1=i2 ua=ui 工作方式： 单端、反馈 虚断 虚短 ua=ui ua=uo uo=ui 工作方式： 单端、反馈 请同学们自己推导 工作方式： 差动、反馈 管脚起始 朝左 管脚序号逆时针方向增长！！ OP07 LM324 _ + + I － + II － +10V 10V 10V -10V 使用“跟踪” 和电路中的接地连在一起！！！