测控电路复习重点
பைடு நூலகம்
R5
∞ +
- N1
+ N3 R6
uo
ui2
∞
+
+ N2
uo2
R4 u'o2
N1N2:性能一致,平衡对称,构成差动放大输入级。
N3:双端输入单端输出的输出级,进一步抑制N1N2 共模信号。
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2.2.5.2 三运放高共模抑制比放大电路
uo1 (1 R1 R )ui1 1 ui2 R0 R0
Ui
Sb1
R1
Sa2 C1
K - 1 + + N1
K2 + + N2
Sa1 Sb2
Uo
N2:误差保持电路 N3:驱动开关Sa1、Sa2 N4:驱动开关Sb1、Sb2
∞ N+ + 3
∞ + + N4
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2.2.7.1 自动调零放大电路 1.误差保持
当N3输出高电平,N4输出低电平时,Sa1Sa2闭合, Sb1Sb2断开,电路处于自动调零状态,其误差保持电路如下:
uo2 2 R1 uo1 2ui R3
ui i R2 R1 i1 R3 ∞ + uo1
-
u ui R2 R1 u i i o2 ui R1 R2 R1 R2
i2
+ N1
2R 1
输入电阻为:Ri ui R1 R2 i R2 R1 当R2=R1时,Ri→∞,i1 = i2 , 即N1的输入电流全部由N2提 供,输入回路无电流。
■
方法:(1)在放大电路输入端加接电压跟随器,但会 引入共模误差;
(2)采用高输入阻抗的集成运算放大器;
(3)采用通用集成运算放大器组成的自举电路。
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2.2.8 高输入阻抗放大电路
2.2.8.2 自举式高输入阻抗放大电路
何谓自举电路? 自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位, 减小向输入回路索取电流,从而提高输入阻抗的电路。
ua ub
i4
R1
R3 R, R2 R(1 )
R3 R2 R uo u u R1 R3 R1 R
∞ + + N R3
uo
u
i3
特点:传感器接在反馈回路,线性好,量程大,但灵敏度低。
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2.2.7 低漂移放大电路
* 2.2.7.1 自动调零放大电路
R2
由一块四运放 和一块四位模 拟开关组成。 N1:主运放
9
10
2.2.6 电桥放大电路
2.2.6.1 单端输入电桥放大电路 1.反相输入型
电桥电源浮置,电源在 R1和R2不产生电流,a点 为虚地:
R2
uab (
Z3 Z4 )u Z 2 Z 4 Z1 Z 3
R1
Z3 b Z1
ua 0 (虚地)
ub R1 uo uab (虚断) R1 R2
R2
a)同相交流放大电路
b)交流电压跟随电路
利用C2将运放两输入端之间的交流电压作用在R1两端。 理想情况下两输入端电位近似相等(虚短),无电流流过R1 , 故对交流而言 R1 。
要求:R3=R1+R2 —— 减小输入失调电压和输入偏置电流。 20
2.2.8.2 自举式高输入阻抗放大电路
R3 uo1 ui R1
uo2
R2 R2 (1 )ui2 ui1 R0 R0
R5 R R R6 R 5 uo1 (1 5 ) )uo2 uo2 5 uo1 R3 R3 R3 R4 R6 R3 R5 uo ( uo2 uo1 ) K d2 ( uo2 uo1 ) 取 R3=R4,R5=R6, R3 uo (1
特点:输出与反相输入型符号相反,特点相同,输入阻抗高。
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2.2.6 电桥放大电路
2.2.6.2 差动输入电桥放大电路
R1 R2 R
R 1 ua uo u R 2 R1 2
ua R u R R (1+δ ) ub R
R1 ∞ + + N R 2= R 1
ub u(1 ) / (2 )
R1 R2 uo2 uo1 (1 )( ui2 ui1 ) K d1 ( ui2 ui1 ) R0
差模增益:K d K d1 K d2
R1 R2 R5 (1 ) R0 R3
通常取:R1=R2,R3=R4,R5=R6 —— 外接电阻平衡对称。
电路特点:输入阻抗高;增益调整方便;对于理想运放, 共模抑制比趋向无限大。
Ui
R2 Uo Ui R1
U0s1
C1
-
+
N1 +
Uo
实现了对失调电压的校正,达到了自动调零的目的,也 起到了放大作用。输出稳定,U0s和Uc降低,电路成本低。 17
2.2 典型测量放大电路
2.2.8 高输入阻抗放大电路
■
作用:提高反相(或差动)运算放大器的输入阻抗,与电
容式、压电式传感器的高输出阻抗相匹配。
高共模抑制比放大电路
自动调零放大电路 高输入阻抗放大电路
隔离放大电路.
电桥放大电路
线性化电路
6
2.2 典型测量放大电路 一、 高共模抑制比放大电路
■
作用:用来抑制传感器输出的共模电压 (包括干扰电压) ,
提高共模抑制比 。
■
应用场合:要求共模抑制比大于100dB的场合,例如人体 心电测量,信号很微弱,而干扰很大。
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第3章 信号调制解调电路
作用:传感器输出的信号一般很微弱,而且含有 各种噪声。为了将测量信号从含有噪声的 信号中分离出来,便于放大与远距离传输。
■
3.1 调幅式测量电路★ 3.2 调频式测量电路
■
■
3.3 调相式电路
3.4 脉冲调宽制式测量电路
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■
第3章 信号调制解调电路
1、调制解调的概念、功用,采用调制解调的目的。 2、调频,调幅,调相,脉冲调制的数学表达式,并画出它们 的波形。 3、什么是双边带调幅?请写出其数学表达式,画出它的波形 4、什么是包络检波?什么是相敏检波包络检波和相敏检波的 电路原理及分析、 区别; 5、相敏检波电路的主要作用:鉴相和选频 6、鉴相电路的原理。 7、脉冲调宽信号的解调方式。
uo2
∞
+
R3 -
N2 +
c)自举组合电路
21
自举组合电路
22
第2章 信号放大电路 2.3 隔离放大电路
■
作用:将输入、输出和电源电路进行隔离,使他们之间 没有直接的电路耦合,即信号在传输过程中没有 公共的接地端。 方法:采用电磁耦合(变压器)和光电耦合。 应用场合:主要用于便携式测量仪器和某些测控系统(如 生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程 控制系统等)中,能在噪声环境下以高阻抗、高共 模抑制能力传送信号。
作用:放大传感器输出的电压、电流或电荷信号。 类型:由传感器决定。如:应变式传感器采用电桥放 大电路,压电式传感器采用电荷放大电路。
■
2.1 运算放大器的误差及其补偿
■
2.2 典型测量放大电路★
2.3 隔离放大电路★
■
5
第2章 信号放大电路
要掌握的主要内容: 典型测量放大电路:
反相放大电路 同相放大电路 差动放大电路
第三节
第四节
测控电路的输入信号与输出信号
测控电路的类型与组成
第五节
测控电路的发展趋势
2
第一章 绪论
本章基本概念
1.
2.
3.
对测控电路的主要要求(精度高;响应速度快和动态失 真小;转换灵活;可靠性与经济性); 影响测控电路精度的主要因素(噪声与干扰★;失调与 漂移,主要是温漂★;线性度与保真度;输入与输出阻 抗的影响); 为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节,它体现 在哪些方面?(模数转换与数模转换;信号形式的转换; 量程的变换;信号的选取;信号处理与运算等);
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■ ■
2.3 隔离放大电路
2.3.1 基本原理
1. 组成及符号
ud
- + uiso R1 R2 隔离器 uo 输 出 放大器
uc
R1
- 输 入 放大器 + R Ris
2 o
Cis
o
Riso —— 隔离电阻(很大1012 ) Ciso —— 隔离电容(典型值20pF)
uiso —— 隔离模电压,指隔离器两端或输入端与输出端两 公共地之间能承受的共模电压。
■ ■
是不是所有情况下都要求放大电路具有高的输入阻抗?
高输入阻抗电路常应用于传感器的输出阻抗很高的测 量放大电路中。如电容式、压电式传感器的测量放大电路。
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2.2.8.2 自举式高输入阻抗放大电路
R3 ∞ uo C1 ui R1 R2 R3 ∞ uo
ui
C1 C 2
R1
+ +N
-
+ +N C2
-
■
方法:(1)采用多个集成运放串联组成的测量放大电路; (2)采用差动放大电路,使ui1和ui2的共模电压抵 消,但要求外接电阻完全平衡对称。
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2.2.5 高共模抑制比放大电路
* 2.2.5.2 三运放高共模抑制比放大电路
ui1 ui1 ui2
+
∞ +
uo1
R3
R1 IR R0 R2 R7 RP R8 -
u +
Z4 a Z2
∞ + + N
uo
uo (1
Z 2 Z 3 Z1 Z 4 R2 R u ) u (1 2 ) R1 ( Z1 Z 3 )( Z 2 Z 4 ) R1 4 1 / 2