傳感器與信號(hào)調(diào)理電路重點(diǎn)課件

傳感器與信號(hào)調(diào)理電路(2學(xué)時(shí))傳感器與信號(hào)調(diào)理電路教學(xué)目的:了解測(cè)量系統(tǒng)的組成，并掌握儀器、儀表在工業(yè)系統(tǒng)測(cè)量中的應(yīng)用。教學(xué)目的:典型測(cè)量系統(tǒng)的組成直流電源測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理電路現(xiàn)場(chǎng)物理量傳感器可用信號(hào)顯示裝置信號(hào)發(fā)生器示波器控制裝置模擬傳感器的輸出信號(hào)測(cè)量并顯示信號(hào)為系統(tǒng)各部分供電典型測(cè)量系統(tǒng)的組成直流電源測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理現(xiàn)場(chǎng)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(zhuǎn)換成另一種能量形式并作為可用信號(hào)輸出。其輸出的信號(hào)形式通常是電量，這是因?yàn)殡娦盘?hào)易于傳輸、存儲(chǔ)和處理。因此，也可以狹義地理解傳感器就是能將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置。

物理量等可用信號(hào)

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(zhuǎn)換成另一種能量形式并被測(cè)量：傳感器能夠感受的信息叫被測(cè)量。有物理量、化學(xué)量、生物學(xué)量等?？捎眯盘?hào)：某一定場(chǎng)合中便于傳輸和處理且可以使用的信號(hào)（常是電量）被測(cè)量：傳感器能夠感受的信息叫被測(cè)量。有物理量、化學(xué)量、生物傳感器的輸出信號(hào)往往很微弱，且波形不適當(dāng)，不能直接用于工業(yè)系統(tǒng)的狀態(tài)顯示和控制。信號(hào)調(diào)理電路就是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)施行一定預(yù)處理的裝置。如：電壓放大、電流－電壓轉(zhuǎn)換、整形、頻率－電壓轉(zhuǎn)換等，使信號(hào)適于顯示或控制的要求，而這些電路通常要用到集成運(yùn)算放大器。信號(hào)調(diào)理電路傳感器的輸出信號(hào)往往很微弱，且波形不適當(dāng)，不信號(hào)調(diào)理電路運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是信號(hào)調(diào)理電路的常用器件，掌握運(yùn)算放大器的特性及其工作方式，對(duì)于掌握信號(hào)調(diào)理電路的工作原理非常重要。運(yùn)算放大器是一個(gè)集成電路芯片，將其連接成不同的工作方式，便可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)學(xué)運(yùn)算故稱為運(yùn)算放大器，簡(jiǎn)稱運(yùn)放。運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是信號(hào)調(diào)理電路的常用器件，掌握運(yùn)算放大器OP07LM324實(shí)物外形E+E-實(shí)物外形運(yùn)算放大器電路符號(hào)OP07LM324實(shí)物外形E+E-實(shí)物外形運(yùn)算放大器電路符號(hào)

運(yùn)算放大器

管腳起始腳朝左管腳序號(hào)逆時(shí)針?lè)较蛟鲩L(zhǎng)?。∵\(yùn)算放大器管腳起始腳朝左管腳序號(hào)逆時(shí)針?lè)较蛟鲩L(zhǎng)??！運(yùn)算放大器理想運(yùn)放的特點(diǎn)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(yùn)算法則：1、輸出是電源電壓范圍內(nèi)的任意值。故放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)。2、3、4、高增益高輸入電阻低輸出電阻A：放大倍數(shù)運(yùn)算放大器理想運(yùn)放的特點(diǎn)A很大，1000倍以上A→∞“虛通”運(yùn)放的工作方式

Va=0a點(diǎn)常稱“虛地”點(diǎn)。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(wú)窮大。則R3是平衡電阻，保證靜態(tài)時(shí)兩輸入端的電阻相等。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流法得：反相比例放大器思考題：1、萬(wàn)用表量程轉(zhuǎn)換所用分壓器，用運(yùn)放如何實(shí)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(yùn)放的工作方式

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

運(yùn)算放大器

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

2、在電路中隔離前后兩級(jí)電路。③uo=ui運(yùn)算放大器

電壓跟隨器特點(diǎn)：①輸入阻抗無(wú)窮大(虛運(yùn)算放大器

差動(dòng)放大器（減法器）方法1：令：

解得：運(yùn)算放大器

差動(dòng)放大器（減法器）方法1：令：解得：差動(dòng)放大器（減法器）電路分析令方法2：差動(dòng)放大器（減法器）電路分析令方法2：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：?jiǎn)芜\(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動(dòng)放大器方法3：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：?jiǎn)芜\(yùn)放的加減運(yùn)算放大器總結(jié)

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

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(dòng)。反饋方式(閉環(huán)方式)有信號(hào)從輸出端經(jīng)過(guò)某種電路回到輸入端，構(gòu)成反饋回路信息非單方向流動(dòng)。工作方式運(yùn)算放大器總結(jié) 開環(huán)方式反饋方式(閉環(huán)方式)工作方式正確理解運(yùn)放的“工作方式”運(yùn)放內(nèi)部并沒有所謂的“工作方式”，它只會(huì)按照運(yùn)放的工作特性曲線工作（即對(duì)所有的“工作方式”都一樣）；所謂的“工作方式”是依運(yùn)放的外部連接而引入的說(shuō)明。正確理解運(yùn)放的“工作方式”運(yùn)放內(nèi)部并沒有所謂的“工作方式”，運(yùn)算電路要求1.熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。2.會(huì)用“虛開路(ii=0)”和“虛短路(u+=u–)

”分析給定運(yùn)算電路的放大倍數(shù)。運(yùn)算電路要求1.熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電路圖及訓(xùn)練內(nèi)容1：反相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)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(shí)輸入、輸出信號(hào)的峰峰值。uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5臨界飽和時(shí)：

;

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訓(xùn)練內(nèi)容1：反相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)ui：正弦波，f=2kH訓(xùn)練內(nèi)容2：同相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)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(shí)輸入、輸出信號(hào)的峰峰值uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5臨界飽和時(shí)：

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訓(xùn)練內(nèi)容2：同相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)ui：正弦波，f=2kH訓(xùn)練內(nèi)容3：電壓跟隨器的測(cè)試輸入信號(hào)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(xùn)練內(nèi)容3：電壓跟隨器的測(cè)試輸入信號(hào)ui：正弦波，f=2kH操作（按書中訓(xùn)練內(nèi)容操作）1）運(yùn)放管腳的辨認(rèn)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(xùn)練內(nèi)容只作0.4V，0.8V，1.2V，1.8V，2.5V，且用示波器測(cè)量輸出波形7）波形記錄（草圖）8）訓(xùn)練的意義：觀察相位、測(cè)幅值、測(cè)特性曲線。訓(xùn)練注意事項(xiàng)操作（按書中訓(xùn)練內(nèi)容操作）4）5）是提供給芯片工作的電源6信號(hào)發(fā)生器ⅠⅡ直流電源訓(xùn)練內(nèi)容：反相放大器的測(cè)試

接線示意圖示波器電路的檢測(cè)方法：檢查電源供電是否正常？有問(wèn)題，檢查①連接點(diǎn)②導(dǎo)線直流電源的使用：開啟之前逆時(shí)針旋到底“跟蹤”按下電路中所有的地要“共地”信號(hào)發(fā)生器ⅠⅡ直流電源訓(xùn)練內(nèi)容：反相放大器的測(cè)試

接線示訓(xùn)練電路板簡(jiǎn)介

訓(xùn)練電路板簡(jiǎn)介

傳感器與信號(hào)調(diào)理電路(2學(xué)時(shí))傳感器與信號(hào)調(diào)理電路教學(xué)目的:了解測(cè)量系統(tǒng)的組成，并掌握儀器、儀表在工業(yè)系統(tǒng)測(cè)量中的應(yīng)用。教學(xué)目的:典型測(cè)量系統(tǒng)的組成直流電源測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理電路現(xiàn)場(chǎng)物理量傳感器可用信號(hào)顯示裝置信號(hào)發(fā)生器示波器控制裝置模擬傳感器的輸出信號(hào)測(cè)量并顯示信號(hào)為系統(tǒng)各部分供電典型測(cè)量系統(tǒng)的組成直流電源測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理現(xiàn)場(chǎng)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(zhuǎn)換成另一種能量形式并作為可用信號(hào)輸出。其輸出的信號(hào)形式通常是電量，這是因?yàn)殡娦盘?hào)易于傳輸、存儲(chǔ)和處理。因此，也可以狹義地理解傳感器就是能將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置。

物理量等可用信號(hào)

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(zhuǎn)換成另一種能量形式并被測(cè)量：傳感器能夠感受的信息叫被測(cè)量。有物理量、化學(xué)量、生物學(xué)量等?？捎眯盘?hào)：某一定場(chǎng)合中便于傳輸和處理且可以使用的信號(hào)（常是電量）被測(cè)量：傳感器能夠感受的信息叫被測(cè)量。有物理量、化學(xué)量、生物傳感器的輸出信號(hào)往往很微弱，且波形不適當(dāng)，不能直接用于工業(yè)系統(tǒng)的狀態(tài)顯示和控制。信號(hào)調(diào)理電路就是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)施行一定預(yù)處理的裝置。如：電壓放大、電流－電壓轉(zhuǎn)換、整形、頻率－電壓轉(zhuǎn)換等，使信號(hào)適于顯示或控制的要求，而這些電路通常要用到集成運(yùn)算放大器。信號(hào)調(diào)理電路傳感器的輸出信號(hào)往往很微弱，且波形不適當(dāng)，不信號(hào)調(diào)理電路運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是信號(hào)調(diào)理電路的常用器件，掌握運(yùn)算放大器的特性及其工作方式，對(duì)于掌握信號(hào)調(diào)理電路的工作原理非常重要。運(yùn)算放大器是一個(gè)集成電路芯片，將其連接成不同的工作方式，便可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)學(xué)運(yùn)算故稱為運(yùn)算放大器，簡(jiǎn)稱運(yùn)放。運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是信號(hào)調(diào)理電路的常用器件，掌握運(yùn)算放大器OP07LM324實(shí)物外形E+E-實(shí)物外形運(yùn)算放大器電路符號(hào)OP07LM324實(shí)物外形E+E-實(shí)物外形運(yùn)算放大器電路符號(hào)

運(yùn)算放大器

管腳起始腳朝左管腳序號(hào)逆時(shí)針?lè)较蛟鲩L(zhǎng)??！運(yùn)算放大器管腳起始腳朝左管腳序號(hào)逆時(shí)針?lè)较蛟鲩L(zhǎng)?。∵\(yùn)算放大器理想運(yùn)放的特點(diǎn)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(yùn)算法則：1、輸出是電源電壓范圍內(nèi)的任意值。故放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)。2、3、4、高增益高輸入電阻低輸出電阻A：放大倍數(shù)運(yùn)算放大器理想運(yùn)放的特點(diǎn)A很大，1000倍以上A→∞“虛通”運(yùn)放的工作方式

Va=0a點(diǎn)常稱“虛地”點(diǎn)。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(wú)窮大。則R3是平衡電阻，保證靜態(tài)時(shí)兩輸入端的電阻相等。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流法得：反相比例放大器思考題：1、萬(wàn)用表量程轉(zhuǎn)換所用分壓器，用運(yùn)放如何實(shí)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(yùn)放的工作方式

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

運(yùn)算放大器

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

2、在電路中隔離前后兩級(jí)電路。③uo=ui運(yùn)算放大器

電壓跟隨器特點(diǎn)：①輸入阻抗無(wú)窮大(虛運(yùn)算放大器

差動(dòng)放大器（減法器）方法1：令：

解得：運(yùn)算放大器

差動(dòng)放大器（減法器）方法1：令：解得：差動(dòng)放大器（減法器）電路分析令方法2：差動(dòng)放大器（減法器）電路分析令方法2：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：?jiǎn)芜\(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動(dòng)放大器方法3：_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：?jiǎn)芜\(yùn)放的加減運(yùn)算放大器總結(jié)

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

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(dòng)。反饋方式(閉環(huán)方式)有信號(hào)從輸出端經(jīng)過(guò)某種電路回到輸入端，構(gòu)成反饋回路信息非單方向流動(dòng)。工作方式運(yùn)算放大器總結(jié) 開環(huán)方式反饋方式(閉環(huán)方式)工作方式正確理解運(yùn)放的“工作方式”運(yùn)放內(nèi)部并沒有所謂的“工作方式”，它只會(huì)按照運(yùn)放的工作特性曲線工作（即對(duì)所有的“工作方式”都一樣）；所謂的“工作方式”是依運(yùn)放的外部連接而引入的說(shuō)明。正確理解運(yùn)放的“工作方式”運(yùn)放內(nèi)部并沒有所謂的“工作方式”，運(yùn)算電路要求1.熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。2.會(huì)用“虛開路(ii=0)”和“虛短路(u+=u–)

”分析給定運(yùn)算電路的放大倍數(shù)。運(yùn)算電路要求1.熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電路圖及訓(xùn)練內(nèi)容1：反相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)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(shí)輸入、輸出信號(hào)的峰峰值。uip-p(V)uop-p(V)0.40.81.21.82.5臨界飽和時(shí)：

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訓(xùn)練內(nèi)容1：反相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)ui：正弦波，f=2kH訓(xùn)練內(nèi)容2：同相放大器的測(cè)試輸入信號(hào)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)