间内脉冲数的多少称作对信号进行前处理。这样
就大大提高了信号传输的抗干扰能力，解决了长
距离传输的问题。 这种方法只适用于实时性要求不是太高的场合。
电压变化型 电流变化型 电流电压变换 电压脉冲 率变换 脉冲率电 压变换
电阻变化型
电阻电压变换
电容脉冲率变换
A/D 变换
电容变化型
电感变化型
哈特来 科比兹
VCO（压控振荡器）： 主要利用它的结电容随反偏压变化而变化的特 性,通过改变变容二极管两端的电压便可改变电容 的大小,从而改变振荡频率。
(1)基本工作原理
模块式 451 和 453 型 F/V 转换器。
+15V Eos 校准 -15V
1
Ros Cc滤波电容
1K
8
2
频率输入
+Vs
+ A1
RH
精密 电荷 分配 器
求： (1)为了保证压力传感器恒流驱动工作，试计算电阻的R2阻值； (2)如果信号调理电路的输出范围为0-1V，试计算可调电阻的 取值； (3)如果当压力为0时，由于桥路本身的不平衡，传感器桥路1、 2两端有的电压，试对照图说明如何进行零点补偿消除其对 输出的影响。
+ A2 2 3 PS3000102A 1 R3 20K
950K 1K 950Ω 100Ω Cf +15V 20 8 K Δ
±1mA
F. S. 全量程
输 入 端
4558 + -15V e02 3.3KΩ +15V 5k 5V
µ A +714 -15V e 01
1k 5k 5V 3.3KΩ
输入保护电路
-15V
2.电压—脉冲数变换电路
将传感器输出的电压或电流信号高低变成单位时
R6完成断线检测。 提问： （1）R3为什么不能太大?
（因为运放有输入偏置电流）
（2）断线检测功能为什么要求运放的输入偏置电 流小？ （因为运放输入偏置电流在R6上产生很大的压降）
二、差动放大器电路
例：一种压力传感器的信号调理电路如图所示。压力 传感器采用绝对压力传感器PS3000S-102A，此传感 器为恒流驱动，驱动电流为1.5mA，最大量程为 200mV。电路中VD1稳定电压为2.5V，作为压力传 感器提供1.5mA恒流源的基准电压。
分类：
无源滤波器、有源滤波器
模拟滤波器、数字滤波器
低通、高通、带通、带阻、全通
理想滤波器
Uo Ui
低通
Uo Ui
高通

Uo Ui Uo Ui

带通
带阻


一、低通滤波器
• 无源低通滤波器
R Ui C Uo
1
1 2
G (s)
G(s)
1 RC S 1
1
f/f0
缺点 ： • 带负载能力差； • 无放大作用； • 特性不理想，边沿不陡。
A2 +
8
Δ
滤 波 器
输出 +1 8
Δ
频率输入
3
10K
100K
Ce RF 9
4 相加点
满 刻 度 校 准
型号 CF(pF) 451 0.015
Ros(MΩ) 3.3
RH(MΩ) 2.2
RF(KΩ) 18
453
0.001
3.9
1.0
22
(2)应用举例
增益调节 5 2 差动线 驱动器 双扭线
传 感 器
R5 10K
R7 10K
4 RP1 + R4 20K R6 10K 10K R8 A3 + +15 V R9 A5
+15V
0-1V
R1 100K 2.5V VD1 R2
A1 +
R10
A4 RP2 R12 -15V R11 +
压力传感器的信号调理电路
解：
（1）
. R2 1255V 167K . mA
1. 2. 3. 4. 输入阻抗高，最大可达109Ω； 偏置电流低； 共模抑制比高； 平衡的差动输入；
AD612 AD620)
5. 具有良好的温度稳定性； 6. 增益可由用户选择不同的增益电阻来确定； 7. 单端输出
主要参数
1. 增益方程式:仪用放大器所要求的增益与放大器增益 控制电阻的关系式为： V0 = ViRs / RG 2. 增益范围：系指可提供的使放大器工作正常的增益范 围（典型值1－1000）。
1M 1 8 V0 Δ 1M
110K 2 20.4K + 10k 3 4
10.1K
增益
1
100 50 10 2 1 1 0 1 1 1
开关
2
1 1 0 1 1
3
1 1 1 0 1
4
1 1 1 1 0
RF1 RF2 Vi Rs 8 Δ
V0
+
A
R1=RB//RF
单运放可编程增益放大器
RB
RF1
RF2
8
3
+
（0~10）kHz 13 V/F 6 1 450/456
Δ Δ
4 8
仪用放大器
8 F/V 451 2
模拟地
Δ
9 Fi 模拟仪表 （0~10）kHz
差动线 接收器
图6-23 FVC在两线制数据传输系统中的应用
第四节 滤波电路
作用：
滤除各种外接干扰所引起的噪声以及多余的不需要的信
号，提高信噪比(S/N)。
• AD650 应用很广，几乎可代替目前所有的 V/F 转换电路。它具有以下优点：
– 工作频率高； – 抗干扰和共模电压能力强； – 非线形和温漂低； – 可靠性高； – 适用与远距离传输； – 且输入方式灵活，价格低廉。
3.脉冲数—电压变换电路
• 脉冲数-电压变换电路即频率-电压转换器，简称 F/V 转换器； • 由于转换的阈值和增益可调，且具有很低的非线 性误差，它在电机转速控制、电源频率监视器和 VCO 稳定电路方面都具有广泛的应用；
3. 失调电压：系指为了使输出电压为零而需要在输入端 外加的电压。
4. 输入偏流：系指保证直流放大器的输入晶体管正常工 作所需的偏置电流。 5. 共模抑制比：系指当两个输入端具有等量电压变化时 所测出的输出电压的变化。 6. 非线性度：系指实际的输出和输入的关系曲线与一条 理想直线的偏差
五、可编程增益放大器(PGA)
8 A
Vi
+
单运放可编程增益放大器
Δ
Vo
SW1
SW2
SW3
SW4
C
Q3 D3 D2Q 2
B
A Δ 8
D1D0
V0
DY-04
74LS273
D4 D5 D6D7
+ Vi
实用可编程增益放大器
六、集成隔离放大器
定义：
集成隔离放大器是一种特殊的仪用放大器，其
输入、输出和电源电路之间，在电流上和电阻上
彼此隔离而没有直接的电路耦合。
Cf
Gf
8
Δ
U0
Q
~
Cs
Cc
Gc Ci
Gi
+
传感器
}
}
电缆
放大器
Cs—压电传感器固有电容 Cc—输入电缆等效电容 Ci—放大器输入电容 Cf—反馈电容 Gc—输入电缆的漏电导 Gi—放大器的输入电导 Gf—反馈电导
— AdQ
U0 =
Cf（1+Ad）
≈—
Q Cf
四、集成仪用放大器(AD521
特点
• 有源低通一阶滤波器
传感器的匹配
• 不同的传感器的输出阻抗不一样； • 输出阻抗大——高输入阻抗运算放大器
– 压电陶瓷、光敏二极管（100MΩ）
• 输出阻抗小——变压器匹配
– 动圈式传声器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ30-70Ω）
传 感 器 输 出
变压器匹配
高输入阻抗放大器
2R1
Ii2 -
Uo1
Io2
A2
+
R2 Rp
R R2
Ii Ii1 -
第十一章
传感器信号处理电路
传感器信号处理电路的基本要求 传感器的匹配 信号放大电路 信号变换电路 信号滤波电路 传感器电路的噪声与抑制
第一节
传感器信号处理电路概述
基本要求：
信号的选取与抗干扰能力
①要求电路本身是低噪声的； ②采用恰当的屏蔽、隔离，合理的布线与接地； ③被测信号的调制和解调。
+12V
R6
100M R3 10K C 10uF
热电偶
+
+
AD707
+12V
R2 RP1 1K 20 R5 91 R1 232K RP2 20K
LM35D
R4 24.3K
解：
（1）
AV
5V 20.64 mV
242
（2）R3、C1为低通滤波器，消除噪声；
LM35D及其周围电路补偿冷端温度；
特点：
1. 具有保护系统硬件不受高共模电压（CMV）
损坏的能力；
2. 没有外偏流流入引线，泄漏电流很低，解决
了噪声拾取问题；
3. 具有非常高的共模抑制能力。
耦合方式：
1. 变压器耦合
利用变压器耦合实现载波调制，通常具有 较高的线性度和隔离性能，但是带宽被限制 在1KHz以下。
2. 光电耦合 利用LED光电耦合的方法实现载波调制， 其隔离性能不如变压器耦合，但可获得 10KHz的带宽。
提问：Uout=?
第三节
信号变换电路
1.电流—电压变换电路(电流放大器)