１、一阶低通有源滤波器 一阶有源低通滤波器由RC网络和运算放大 器构成，如图10.12（a）所示。
图10.12 一阶低通滤波器及其幅频特性
由图10.12（a）可得
U 1 1 jC Ui Ui 1 1 jRC R jC
(10.9)
又由虚短，则
U 0 (1
Rf
Ui R1 1 jRC )
(10.10)
令
f0
1 2RC
，代入上ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ得
Gup
Rf R
' 1
Gup U0 f Ui 1 j f0
(10.11)
Gu p 式中：
1
为通带电压增益, f 0 为上限截止频率。
２、二阶低通有源滤波器 二阶低通有源滤波器电路如图10.13(a)所示, 图(b)为其幅频特性。
图10.2 三运算放大器构成的测量放大器
根据运算放大器的基本分析方法，图10.2中 的输出电压:
2R1 U 0 (U 01 U 02 ) (1 )(U i1 U i 2 ) （ 10.4） R R R2
Uid Ui1 Ui2 设 ,则 Rf 2R1 输出为 : U0 (1 )U id R R2
硬件滤波是一种选频电路，能使给定频率范围 的信号几乎无衰减通过，而对其它频率的信号加以 抑制。根据通过信号的频率范围的不同，滤波器可 分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带 阻滤波器。 由Ｒ、Ｌ、Ｃ等元件构成的滤波器称为无源滤 波器；由运算放大器和ＲＣ网络构成的滤波器称为 有源滤波器。 有源滤波器有较高的增益、输出阻抗低、易于 实现各种类型的高阶滤波器。 教材介绍的是有源滤波器。
Rf
Rf
（ 10.5）
当 Ui1 Ui 2 Ui 0 时，由于 U A U B Ui 0，则 Uo1 Uo2 Ui 0 ， 输出电压Ｕo=0。所以该电路放大差模信号，抑制共模信号。 差模放大倍数数值越大，共模抑制比越高。
3. 实用测量放大器
在实际应用要求较高的场合，常采用集成测
量放大器, AD521集成测量放大器管脚说明和基
本应用电路如图10.3所示。
图10.3 AD521管脚及应用电路
该测量放大器的放大倍数按下面公式计算：
U0 RS G Ui Rg (10.6)
在使用AD521时，要特别注意为偏置电流提供回路。 图10.4给出了传感器与检测电路几种不同的耦合方 式下的接地方法:
R1一般取几十千欧。耦合电容C1、C3可根据交流 放大器的下限频率f L来确定。
C1 C3 (3 ~ 10) /(2RL f L )
10.1.1
1. 基本测量放大器 测量放大器的结构如图10.1所示。
Rg—粗调放大倍数 Rc—微调放大倍数
图10.1 测量放大器结构
2. 三运放测量放大器 由二级放大器串联组成，前级是二个对称同相 放大器,后级是差动放大器，如图10.2 所示。
图10.10 隔离放大器ISO100内部结构
ISO100的基本接法如图10.11所示。R和Rf为外接电 阻，调整它们可改变增益。
Uo Rf R Ui (10.8)
图10.11 ISO100的基本接法
10.2 信号处理电路
10.2.1 滤波电路
滤波是测试系统排除干扰、抑制噪声常用的方 法。通过滤波技术，能提高系统测量信噪比，提高 系统测量精度。 滤波技术分硬件滤波和软件滤波。硬件滤波是 利用电路组成滤波器对传感器信号进行处理，抑制 不需要频率成分信号；软件滤波是通过计算机程序， 采用某些算法对传感器信号进行处理，达到提高信 噪比的目的。
LH0084程控增益放大器由测量放大器构成，是一 种通用性很强的放大器，其原理如图10.6所示。
图10.6
LH0084原理图
为保证线路正常工作，必须满足: R2 R3 , R4 R5 , R6 R7 程控增益放大器总的增益Gv为： (10.7) Gv GV (1) Gv (2) LH0084程控增益控制关系如表10.1。
图10.4 AD521输入信号耦合方式
10.1.2
放大电路的增益通过数字逻辑电路由程序来控制， 这种电路称为可编程增益放大电路，简称PGA （Programmable Gain Amplifier）。 1、程控增益放大器 程控增益放大器的原理如图10.5所示
图10.5 程控测量放大器
2、单片集成程控放大器LH0084
2)同相放大器 同相放大器也是最基 本的电路 ，其闭环电压 增益Av为:
RF Av 1 R1
同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻 抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
交流放大电路
若只需要放大交流信号，可采用图示的集成 运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3 为隔直电容。
RF Av 1 R1
表10.1 LH0084程控增益放大器
3、程控放大器量程自动切换（不介绍） 程控放大器的量程由程序控制进行自动切换,其过 程如图10.7所示。
图10.7
量程自动切换程序框图
10.1.3
隔离放大器起放大有用信号、隔离无用信号作用
1、隔离放大器的结构及 工作原理 隔离放大器组成: 输入部分、输出部分、 信号耦合器和隔离电 源组成，如图10.8所
示。
图10.8 隔离放大器示意图
隔离放大器总电压增益：G GIN GOUT 1 ~ 1000
式中 GIN —输入部分电压增益；GOUT —输出部分电压增益
2、变压器耦合式 AD204变压器耦合隔离放大器的原理图,图10.9所示
图10.9 变压器耦合隔离放大器
3、光电耦合式 图10.10所示为隔离放大器ISO100内部结构图， 它由两个运放 A1 , A2 和两个恒流源 I REF1 , I REF2 以及光电耦合器组成。
第10章
常用的检测电路
本章内容与学时安排：
10.1 信号放大电路
10.2 信号处理电路
(1学时)
(1学时)
10.3 信号转换电路
(1学时)
10.4 系统抗干扰技术 (1学时)
10.1 信号放大电路
直流放大电路
1) 反相放大器
电压增益:
RF Av R1
反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的 噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的 取值应远大于信号源Ui的内阻。