模拟信号调理电路.docx

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1、模拟信号调理电路模拟信号调理电路主要有以下几种功能：(1)将目前工业仪表通用的010mA, 420mA标准信 号，转变成02V或15V电压信号，以便满足A/D转换器 的要求。(2)某些测量信号可能是非电压信号，如热电阻等， 需要将这些非电压信号变换为电压信号。对于某些弱电压信 号，如热电偶信号，必须放大、滤波，这些处理包括信号形 式的变换，量程调整，环境补偿，线性化等等。(3)在某些恶劣环境下，共模电压干扰很强，甚至高 达几百伏，不采用隔离的方法就无法完成数据采集的任务。 因此，必须根据现场环境，考虑共模干扰的抑制，甚至采用 隔离措施等等；1单端输入的限幅滤波电路图3. 19 (a)所示电路适

2、用于单端输入放大电路的限幅 与滤波，这里采用稳压管D对输入大信号限幅，稳压管的稳 压值应比输入信号大2V左右。注意选择漏电流小的稳压管， 对于小信号(如热电偶或其它毫伏级的小电压信号)，可以 把稳压管D换成二个反向并联的硅二极管。这里的滤波电路 用的是双级RC非平衡式低通滤波器。单级RC滤波器以分贝 计的衰减率A为(3-25)1.2 双端输入的限幅滤波电路图3. 19 （b）所示电路运用于双端输入放大电路的限幅 与滤波。这里既要考虑信号本身（两个信号线之间）的限幅、 滤波，又要考虑每根线对系统地的限幅、滤波，因此电路比 单端输入时复杂。其中稳压管D1为信号限幅，在小信号时 可以用反问并联二极管

3、代替；稳压管D2、D3分别为两个信 号端对系统地的限幅，其稳压数值的选择要考虑到信号源的 情况。例如信号时必须要有的，这时稳压管的稳压值如果小 于这个共模电压，就破坏了桥路的正常工作，因此是不行的。 如果信号源的共模信号是干扰造成的，而不是信号源本身所 固有的，这时就可选择较低稳压值的稳压管消除这种干扰。 但是，无论何时，不应把正常信号限幅。稳压数值的选择还 要考虑后面电路的要求，例如后面接的CMOS模拟开关，其 电源电压为5V,则应把两个信号线的电平限制在5V以下， 以防止CMOS电路发生自锁。当接到同相输入放大电路时， 也应考虑防止发生这种情况。C3、C4为信号线对系统地滤 波（或称共模滤

4、波），对滤除交流共模干扰很有效。Cl、C2 及其电阻构成差模滤波电路，这里把滤波电平平分在两个输 人端上，构成平衡式双级RC滤波器，其衰减函数的计算和 前面的单端非平衡式RC滤波器的一样。平衡式有利于防止 共模信号转变成差模信号而产生误差。1.3 滤波电路中的R,C数值的选择对于一样的RC值，应尽量减小C值，加大R值，因为 电阻的体积和价格不会因R值加大而增大，而减小C值，将 减小电容的体积和价格。但是R值的增大受以下因素所限制: 一是滤波电容的漏阻、多路切换开关的漏阻或者是印刷线路 板的漏阻。另外，RC数值的选择，和滤波器在多路切换开关前或后，以及输入信号是否是热阻信号有关。二、隔离技术1光

5、电隔离1.4 “飞电容”技术隔离放大器现以AD公司的AD289隔离放大器为例开展简要说明其 构造。如图3.22所示。这里隔离放大器是所谓三端口隔离 式，即通过变压器将输入信号、输出信号、电源三者相互都 隔离开。三、运算放大电路.关于理想运放和实际运放运算放大电路的核心是运算放大器，运算放大器又有理 想运算放大器和实际运算放大器的说法。所谓理想运放，即 指其参数为理想化的运算放大器。如开环放大倍数A=8, 开环输入电阻Ri=8,失调电压VOS= 0,失调电流los =0,共模抑制比KCM = 8,共模输入电压范围，输出幅度 和电源范围一样等等。然而实际生产出的运算放大器达不到 绝对理想，参数不理

6、想的运算放大器称为实际运放。实际运 放 A8, Ri8, Vos#0,I0S W 0, KCM 1, RiZIT,所以式(3-4-7)可 以写成：即：同相输入电路的输入阻抗等于开环输入阻抗乘以反 应深度。由于开环输入阻抗一般都很大，Ri =1061011(具 体数值可查阅相关手册)，而反应深度又远大于1,因此闭环 输入阻抗很大，这也是同相输入电路的最大优点。(3)差动输入电路的输入阻抗ZiBd见图3.23 (C),其闭环输入阻抗为(3-32)即为两输入电阻之和，因此普通差动电路的输入阻抗也 比较低。2 .失调电压，失调电流对运算精度的影响失调电压V0S和失调电流I0S等效在输入端的误差为；(3-33)输出端的误差为：（3-34）显然，运算放大器的VOS、IOS越小越好，运算电阻ZIT 越小越好。3 .关于运算放大器的其他参数（1）电源电压范围（2）共模抑制比（3）输入偏置电流（4）输出电流（5）电压转换率（6）共模电压范围（7）输出电压幅度4 .闭环原理对于具有深度负反应的闭环系统，其前向通路的放大倍 数为A,反应回路的放大倍数（即反应系数）为F,则闭环 系统输出y和输入x之间的放大倍数K为：四、微机测试系统中运算放大电路应用实例