傳感器與信號調理電路重點課件

傳感器與信號調理電路(2學時)傳感器與信號調理電路教學目的:了解測量系統(tǒng)的組成，并掌握儀器、儀表在工業(yè)系統(tǒng)測量中的應用。教學目的:典型測量系統(tǒng)的組成直流電源測量系統(tǒng)信號調理電路現(xiàn)場物理量傳感器可用信號顯示裝置信號發(fā)生器示波器控制裝置模擬傳感器的輸出信號測量并顯示信號為系統(tǒng)各部分供電典型測量系統(tǒng)的組成直流電源測量系統(tǒng)信號調理現(xiàn)場傳感器可用顯示傳感器：能感受某種信息并按一定規(guī)律將其轉換成另一種能量形式并作為可用信號輸出。其輸出的信號形式通常是電量，這是因為電信號易于傳輸、存儲和處理。因此，也可以狹義地理解傳感器就是能將被測量轉換成電信號的器件或裝置。

物理量等可用信號

列舉生活中常見的傳感器人體的傳感器傳感器：能感受某種信息并按一定規(guī)律將其轉換成另一種能量形式并被測量：傳感器能夠感受的信息叫被測量。有物理量、化學量、生物學量等。可用信號：某一定場合中便于傳輸和處理且可以使用的信號（常是電量）被測量：傳感器能夠感受的信息叫被測量。有物理量、化學量、生物傳感器的輸出信號往往很微弱，且波形不適當，不能直接用于工業(yè)系統(tǒng)的狀態(tài)顯示和控制。信號調理電路就是對傳感器的輸出信號施行一定預處理的裝置。如：電壓放大、電流－電壓轉換、整形、頻率－電壓轉換等，使信號適于顯示或控制的要求，而這些電路通常要用到集成運算放大器。信號調理電路傳感器的輸出信號往往很微弱，且波形不適當，不信號調理電路運算放大器運算放大器是信號調理電路的常用器件，掌握運算放大器的特性及其工作方式，對于掌握信號調理電路的工作原理非常重要。運算放大器是一個集成電路芯片，將其連接成不同的工作方式，便可實現(xiàn)多種數(shù)學運算故稱為運算放大器，簡稱運放。運算放大器運算放大器是信號調理電路的常用器件，掌握運算放大器OP07LM324實物外形E+E-實物外形運算放大器電路符號OP07LM324實物外形E+E-實物外形運算放大器電路符號

運算放大器

管腳起始腳朝左管腳序號逆時針方向增長?。∵\算放大器管腳起始腳朝左管腳序號逆時針方向增長??！運算放大器理想運放的特點A很大，1000倍以上ri很大，兆歐以上ro很小，可以忽略A→∞r(nóng)i→∞故：ro→0“虛通”“虛斷”運算法則：1、輸出是電源電壓范圍內的任意值。故放大倍數(shù)與負載無關。2、3、4、高增益高輸入電阻低輸出電阻A：放大倍數(shù)運算放大器理想運放的特點A很大，1000倍以上A→∞“虛通”運放的工作方式

Va=0a點常稱“虛地”點。R2：反饋電阻。閉環(huán)放大：接入R2開環(huán)放大：不接R2，放大倍數(shù)無窮大。則R3是平衡電阻，保證靜態(tài)時兩輸入端的電阻相等。根據(jù)節(jié)點電流法得：反相比例放大器思考題：1、萬用表量程轉換所用分壓器，用運放如何實現(xiàn)。

2、試畫出反相比例放大器的傳輸特性曲線ui_uo曲線運放的工作方式

Va=0a點常稱“虛地”點。則R3是運放的工作方式同相比例放大器運算放大器的工作曲線（傳輸特性曲線）運放的工作方式同相比例放大器運算放大器的工作曲線

運算放大器

電壓跟隨器特點：①輸入阻抗無窮大(虛斷)；②輸出阻抗為零；應用：1、提高帶載能力

2、在電路中隔離前后兩級電路。③uo=ui運算放大器

電壓跟隨器特點：①輸入阻抗無窮大(虛運算放大器

差動放大器（減法器）方法1：令：

解得：運算放大器

差動放大器（減法器）方法1：令：解得：差動放大器（減法器）電路分析令方法2：差動放大器（減法器）電路分析令方法2：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：單運放的加減運算電路的特例：差動放大器方法3：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：單運放的加減運算放大器總結

單端輸入方式一端接輸入信號，而另一端接地（或通過電阻接地）同相輸入反相輸入差動輸入方式（雙端輸入）輸入信號uib和uia同時加在同相端和反相端工作方式運算放大器總結 單端輸入方式差動輸入方式（雙端輸入）工作方運算放大器總結

開環(huán)方式輸出端與輸入端之間除地線外沒有連接。信息單方向流動。反饋方式(閉環(huán)方式)有信號從輸出端經(jīng)過某種電路回到輸入端，構成反饋回路信息非單方向流動。工作方式運算放大器總結 開環(huán)方式反饋方式(閉環(huán)方式)工作方式正確理解運放的“工作方式”運放內部并沒有所謂的“工作方式”，它只會按照運放的工作特性曲線工作（即對所有的“工作方式”都一樣）；所謂的“工作方式”是依運放的外部連接而引入的說明。正確理解運放的“工作方式”運放內部并沒有所謂的“工作方式”，運算電路要求1.熟記各種單運放組成的基本運算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。2.會用“虛開路(ii=0)”和“虛短路(u+=u–)

”分析給定運算電路的放大倍數(shù)。運算電路要求1.熟記各種單運放組成的基本運算電路的電路圖及訓練內容1：反相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kHz，直流電平為0V，uip-p=0.4V、0.8V、1.2V、1.8V、2.5V；雙蹤觀察輸入輸出波形，記錄輸入uip-p(V)，輸出uop-p；連續(xù)增大ui的幅值，記錄出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時輸入、輸出信號的峰峰值。uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5臨界飽和時：

;

。

訓練內容1：反相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kH訓練內容2：同相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kHz，直流電平為0V，uip-p=0.4V、0.8V、1.2V、1.8V、2.5V；雙蹤觀察輸入輸出波形，記錄輸入uip-p(V)，輸出uop-p連續(xù)增大ui的幅值，記錄出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時輸入、輸出信號的峰峰值uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5臨界飽和時：

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訓練內容2：同相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kH訓練內容3：電壓跟隨器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kHz，直流電平為0V，uip-p=0.5V；雙蹤觀察輸入輸出波形；連續(xù)改變uip-p

，雙蹤觀察輸入輸出波形。訓練內容3：電壓跟隨器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kH操作（按書中訓練內容操作）1）運放管腳的辨認2）用板子連電路3）穩(wěn)壓電源的跟蹤接法，接地及跟隨器的接地。4）

5）是提供給芯片工作的電源6）書中訓練內容只作0.4V，0.8V，1.2V，1.8V，2.5V，且用示波器測量輸出波形7）波形記錄（草圖）8）訓練的意義：觀察相位、測幅值、測特性曲線。訓練注意事項操作（按書中訓練內容操作）4）5）是提供給芯片工作的電源6信號發(fā)生器ⅠⅡ直流電源訓練內容：反相放大器的測試

接線示意圖示波器電路的檢測方法：檢查電源供電是否正常？有問題，檢查①連接點②導線直流電源的使用：開啟之前逆時針旋到底“跟蹤”按下電路中所有的地要“共地”信號發(fā)生器ⅠⅡ直流電源訓練內容：反相放大器的測試

接線示訓練電路板簡介

訓練電路板簡介

傳感器與信號調理電路(2學時)傳感器與信號調理電路教學目的:了解測量系統(tǒng)的組成，并掌握儀器、儀表在工業(yè)系統(tǒng)測量中的應用。教學目的:典型測量系統(tǒng)的組成直流電源測量系統(tǒng)信號調理電路現(xiàn)場物理量傳感器可用信號顯示裝置信號發(fā)生器示波器控制裝置模擬傳感器的輸出信號測量并顯示信號為系統(tǒng)各部分供電典型測量系統(tǒng)的組成直流電源測量系統(tǒng)信號調理現(xiàn)場傳感器可用顯示傳感器：能感受某種信息并按一定規(guī)律將其轉換成另一種能量形式并作為可用信號輸出。其輸出的信號形式通常是電量，這是因為電信號易于傳輸、存儲和處理。因此，也可以狹義地理解傳感器就是能將被測量轉換成電信號的器件或裝置。

物理量等可用信號

列舉生活中常見的傳感器人體的傳感器傳感器：能感受某種信息并按一定規(guī)律將其轉換成另一種能量形式并被測量：傳感器能夠感受的信息叫被測量。有物理量、化學量、生物學量等。可用信號：某一定場合中便于傳輸和處理且可以使用的信號（常是電量）被測量：傳感器能夠感受的信息叫被測量。有物理量、化學量、生物傳感器的輸出信號往往很微弱，且波形不適當，不能直接用于工業(yè)系統(tǒng)的狀態(tài)顯示和控制。信號調理電路就是對傳感器的輸出信號施行一定預處理的裝置。如：電壓放大、電流－電壓轉換、整形、頻率－電壓轉換等，使信號適于顯示或控制的要求，而這些電路通常要用到集成運算放大器。信號調理電路傳感器的輸出信號往往很微弱，且波形不適當，不信號調理電路運算放大器運算放大器是信號調理電路的常用器件，掌握運算放大器的特性及其工作方式，對于掌握信號調理電路的工作原理非常重要。運算放大器是一個集成電路芯片，將其連接成不同的工作方式，便可實現(xiàn)多種數(shù)學運算故稱為運算放大器，簡稱運放。運算放大器運算放大器是信號調理電路的常用器件，掌握運算放大器OP07LM324實物外形E+E-實物外形運算放大器電路符號OP07LM324實物外形E+E-實物外形運算放大器電路符號

運算放大器

管腳起始腳朝左管腳序號逆時針方向增長??！運算放大器管腳起始腳朝左管腳序號逆時針方向增長！！運算放大器理想運放的特點A很大，1000倍以上ri很大，兆歐以上ro很小，可以忽略A→∞r(nóng)i→∞故：ro→0“虛通”“虛斷”運算法則：1、輸出是電源電壓范圍內的任意值。故放大倍數(shù)與負載無關。2、3、4、高增益高輸入電阻低輸出電阻A：放大倍數(shù)運算放大器理想運放的特點A很大，1000倍以上A→∞“虛通”運放的工作方式

Va=0a點常稱“虛地”點。R2：反饋電阻。閉環(huán)放大：接入R2開環(huán)放大：不接R2，放大倍數(shù)無窮大。則R3是平衡電阻，保證靜態(tài)時兩輸入端的電阻相等。根據(jù)節(jié)點電流法得：反相比例放大器思考題：1、萬用表量程轉換所用分壓器，用運放如何實現(xiàn)。

2、試畫出反相比例放大器的傳輸特性曲線ui_uo曲線運放的工作方式

Va=0a點常稱“虛地”點。則R3是運放的工作方式同相比例放大器運算放大器的工作曲線（傳輸特性曲線）運放的工作方式同相比例放大器運算放大器的工作曲線

運算放大器

電壓跟隨器特點：①輸入阻抗無窮大(虛斷)；②輸出阻抗為零；應用：1、提高帶載能力

2、在電路中隔離前后兩級電路。③uo=ui運算放大器

電壓跟隨器特點：①輸入阻抗無窮大(虛運算放大器

差動放大器（減法器）方法1：令：

解得：運算放大器

差動放大器（減法器）方法1：令：解得：差動放大器（減法器）電路分析令方法2：差動放大器（減法器）電路分析令方法2：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：單運放的加減運算電路的特例：差動放大器方法3：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：單運放的加減運算放大器總結

單端輸入方式一端接輸入信號，而另一端接地（或通過電阻接地）同相輸入反相輸入差動輸入方式（雙端輸入）輸入信號uib和uia同時加在同相端和反相端工作方式運算放大器總結 單端輸入方式差動輸入方式（雙端輸入）工作方運算放大器總結

開環(huán)方式輸出端與輸入端之間除地線外沒有連接。信息單方向流動。反饋方式(閉環(huán)方式)有信號從輸出端經(jīng)過某種電路回到輸入端，構成反饋回路信息非單方向流動。工作方式運算放大器總結 開環(huán)方式反饋方式(閉環(huán)方式)工作方式正確理解運放的“工作方式”運放內部并沒有所謂的“工作方式”，它只會按照運放的工作特性曲線工作（即對所有的“工作方式”都一樣）；所謂的“工作方式”是依運放的外部連接而引入的說明。正確理解運放的“工作方式”運放內部并沒有所謂的“工作方式”，運算電路要求1.熟記各種單運放組成的基本運算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。2.會用“虛開路(ii=0)”和“虛短路(u+=u–)

”分析給定運算電路的放大倍數(shù)。運算電路要求1.熟記各種單運放組成的基本運算電路的電路圖及訓練內容1：反相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kHz，直流電平為0V，uip-p=0.4V、0.8V、1.2V、1.8V、2.5V；雙蹤觀察輸入輸出波形，記錄輸入uip-p(V)，輸出uop-p；連續(xù)增大ui的幅值，記錄出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時輸入、輸出信號的峰峰值。uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5臨界飽和時：

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訓練內容1：反相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kH訓練內容2：同相放大器的測試輸入信號ui：正弦波，f=2kHz，直流電平為0V，uip-p=0.4V、0.8V、1.2V、1.8V、2.5V；雙蹤觀察輸入輸出波形，記錄輸入uip-p(V)，輸出uop-p連續(xù)增大ui的幅值，記錄出現(xiàn)飽和現(xiàn)