第五章 檢測電路設計(附二)

1、Fundamentals of Test & Measurement Technology 1 第五章第五章 檢測電路設計檢測電路設計 5.1信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路 5.2信號變換技術信號變換技術 5.3噪聲及干擾抑制技術噪聲及干擾抑制技術 6 學時學時 Fundamentals of Test & Measurement Technology 2 5.1信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路 5.1.1 放大電路放大電路 1、 幾個基本概念幾個基本概念 等效電路等效電路 共模電壓、差模電壓（常模電壓）共模電壓、差模電壓（常模電壓） 差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù) 共模抑制比共模抑制

2、比 Fundamentals of Test & Measurement Technology 3 5.1.1 放大電路（續(xù)）放大電路（續(xù)） 2、集成運算放大器、集成運算放大器 3、比例放大電路、比例放大電路 1 2 1 U R A R Fundamentals of Test & Measurement Technology 4 5.1.1 放大電路（續(xù)）放大電路（續(xù)） 1 f U R A R Of S uR i Fundamentals of Test & Measurement Technology 5 5.1.1 放大電路（續(xù)）放大電路（續(xù)） 11 21 22 () OS RR uuu

3、u RR 4、儀用放大電路、儀用放大電路 1 12 2 (1) O U IIg uR A uuR Fundamentals of Test & Measurement Technology 6 5.1.2 濾波電路濾波電路 1、 基本概念基本概念 通帶增益通帶增益A0 諧振頻率諧振頻率f0、截至頻率、截至頻率fp 頻帶寬度頻帶寬度BW 品質(zhì)因素品質(zhì)因素Q、阻尼系數(shù)、阻尼系數(shù) Fundamentals of Test & Measurement Technology 7 5.1.2 濾波電路濾波電路 （續(xù)）（續(xù)） 2、 無源濾波器和有源濾波器無源濾波器和有源濾波器 1 0 1 ( )(1) 1

4、f R A R j 0 0 1 1 (1) p f RC R A R Fundamentals of Test & Measurement Technology 8 5.1.2 濾波電路濾波電路 （續(xù)）（續(xù)） 3、 二階二階RC有源低通濾波器有源低通濾波器 0 2 00 ( ) 1 A A jj 0 1212 1222110 1212 0 0 1 (1) 1 f R R C C RCR CRCA R R C C R A R Fundamentals of Test & Measurement Technology 9 5.1.2 濾波電路濾波電路 （續(xù)）（續(xù)） 3、 二階二階RC有源低通濾波器

5、有源低通濾波器 0 2 00 ( ) 1 A A jj 0 2312 1223132 1 123 3 0 1 1 R R C C R RR RR RC CRR R R A R Fundamentals of Test & Measurement Technology 10 5.1.2 濾波電路濾波電路 （續(xù)）（續(xù)） 4、 其它有源濾波器的設計其它有源濾波器的設計 Fundamentals of Test & Measurement Technology 11 5.1.3 調(diào)制與解調(diào)電路調(diào)制與解調(diào)電路 1、 調(diào)制信號調(diào)制信號 Fundamentals of Test & Measurement

6、Technology 12 5.1.3 調(diào)制與解調(diào)電路（續(xù)）調(diào)制與解調(diào)電路（續(xù)） 2、 解調(diào)電路解調(diào)電路 2 sinsin 1 cos2 22 dmcc c uutxt x xt Fundamentals of Test & Measurement Technology 13 5.2 信號變換技術信號變換技術 5.2.1 測量電橋測量電橋 1、基本概念、基本概念 特點：靈敏度高特點：靈敏度高 線性好線性好 測量范圍寬測量范圍寬 容易實現(xiàn)溫度補償容易實現(xiàn)溫度補償 分類：直流電橋分類：直流電橋 交流電橋交流電橋 電阻應變式測力電阻應變式測力 稱重傳感器稱重傳感器 電感式、差動變壓器式、電感式、差動

7、變壓器式、 電容式傳感器電容式傳感器 2413 1234 ()() OS Z ZZ Z uu ZZZZ Fundamentals of Test & Measurement Technology 14 5.2.1 測量電橋（續(xù)）測量電橋（續(xù)） 1234 2413 1234 (1) (1) , (1) ()()2(2)4 OSSS ZZ ZZZZ Z ZZ Z uuuu ZZZZ 1234 (2) (1) ,(1) , 2 OS ZZ ZZ ZZZ uu 1324 2 2 (3) (1) ,(1) , 2 (2)2 OSS ZZ ZZ ZZZ uuu 1234 2 (4) (1) ,(1) ,(

8、1) , 33 2(2)4 OSS ZZ ZZ ZZ ZZ uuu 1234 (5) (1) ,(1) ,(1) ,(1) OS ZZ ZZ ZZ ZZ uu (1) (2) (3) (4) (5) Fundamentals of Test & Measurement Technology 15 5.2.1 測量電橋（續(xù)）測量電橋（續(xù)） 2、電橋放大器、電橋放大器 11 11 2(2)4 ff OSS RRRR uuu RR 電源浮置的電橋放大器電源浮置的電橋放大器 11 22 11 2(2)4 OSS RR uuu RR 差分輸入式電橋放大器差分輸入式電橋放大器 Fundamentals o

9、f Test & Measurement Technology 16 5.2.2 電壓電流轉換電壓電流轉換 為了減少長線傳輸過程中線路電阻和負載電阻的影響，可以將直流為了減少長線傳輸過程中線路電阻和負載電阻的影響，可以將直流 電壓變換成直流電流后進行傳輸。電壓變換成直流電流后進行傳輸。 信號制式：被測量電壓信號制式：被測量電壓420mA。 2 1 I O f R u i R R Fundamentals of Test & Measurement Technology 17 5.2.3 電壓頻率轉換電壓頻率轉換 電壓頻率轉換將模擬輸入電壓轉換成與之成正比的振蕩頻率?？商犭妷侯l率轉換將模擬輸入電

10、壓轉換成與之成正比的振蕩頻率。可提 高信號傳輸?shù)目垢蓴_能力，還可節(jié)省系統(tǒng)接口資源。高信號傳輸?shù)目垢蓴_能力，還可節(jié)省系統(tǒng)接口資源。 0 I REF u f RIt Fundamentals of Test & Measurement Technology 18 5.2.4 模擬數(shù)字轉換模擬數(shù)字轉換 1、采樣與量化、采樣與量化 Fundamentals of Test & Measurement Technology 19 5.2.4 模擬數(shù)字轉換（續(xù)）模擬數(shù)字轉換（續(xù)） 2、雙積分式、雙積分式A/D轉換轉換 Fundamentals of Test & Measurement Technolog

11、y 20 5.2.4 模擬數(shù)字轉換（續(xù)）模擬數(shù)字轉換（續(xù)） 3、逐次比較式、逐次比較式A/D轉換轉換 Fundamentals of Test & Measurement Technology 21 5.2.4 模擬數(shù)字轉換（續(xù)）模擬數(shù)字轉換（續(xù)） 3、逐次比較式、逐次比較式A/D轉換轉換 Fundamentals of Test & Measurement Technology 22 5.2.4 模擬數(shù)字轉換（續(xù)）模擬數(shù)字轉換（續(xù)） 4、增量調(diào)制型、增量調(diào)制型A/D轉換轉換 Fundamentals of Test & Measurement Technology 23 5.3 噪聲及干擾抑

12、制技術噪聲及干擾抑制技術 噪聲及干擾的來源：噪聲及干擾的來源： 自然界的雷電、無線電發(fā)射裝置發(fā)出的電磁波、生自然界的雷電、無線電發(fā)射裝置發(fā)出的電磁波、生 產(chǎn)現(xiàn)場的電弧、高壓發(fā)電、電火花加工產(chǎn)生的電磁產(chǎn)現(xiàn)場的電弧、高壓發(fā)電、電火花加工產(chǎn)生的電磁 干擾、電源產(chǎn)生的工頻干擾等干擾、電源產(chǎn)生的工頻干擾等 噪聲及干擾的危害：噪聲及干擾的危害：降低檢測裝置的分辨力和靈敏度，或引起放大器飽 降低檢測裝置的分辨力和靈敏度，或引起放大器飽 和而進入非線性區(qū)，甚至使整個檢測系統(tǒng)工作失常和而進入非線性區(qū)，甚至使整個檢測系統(tǒng)工作失常 抗干擾措施：抗干擾措施： 1、接地技術、接地技術 2、屏蔽技術、屏蔽技術 3、平衡技

13、術、平衡技術 4、調(diào)制解調(diào)技術、調(diào)制解調(diào)技術 5、電源退耦、濾波技術、電源退耦、濾波技術 6、隔離技術、隔離技術 7、看門狗技術、看門狗技術 Fundamentals of Test & Measurement Technology 24 5.3.1 干擾的傳播途徑干擾的傳播途徑 1、 靜電耦合靜電耦合 2、 電磁耦合電磁耦合 Fundamentals of Test & Measurement Technology 25 5.3.1 干擾的傳播途徑（續(xù)）干擾的傳播途徑（續(xù)） 3、 電磁輻射電磁輻射 4、 共阻抗耦合共阻抗耦合 Fundamentals of Test & Measuremen

14、t Technology 26 5.3.2 屏蔽技術屏蔽技術 Fundamentals of Test & Measurement Technology 27 5.2.3 接地技術接地技術 1、采樣與量化、采樣與量化 Fundamentals of Test & Measurement Technology 28 5.2.3 接地技術接地技術 （續(xù)）（續(xù)） 1、采樣與量化、采樣與量化 Fundamentals of Test & Measurement Technology 29 5.2.4 驅動技術驅動技術 1、采樣與量化、采樣與量化 Fundamentals of Test & Measurement Technology 30 Fundamentals of Test & Measurement Technology 31 Fundamentals of Test & Measurement Technology 32 Fundamentals of Test & Measurement Technology 33 Fundamentals of Test & Measurement Technology 34 Fundamental