第三章信号隔离电路

信号隔离器原理
信号隔离器是一种常见的电子元件，用于隔离不同电路之间的信号传输，以保护设备免受干扰或损坏。

其原理主要是通过电气隔离来实现，从而确保信号在传输过程中不会相互干扰。

我们来了解一下信号隔离器的基本结构。

通常，信号隔离器由输入端、输出端和隔离元件组成。

输入端接收来自信号源的输入信号，隔离元件将输入信号隔离处理后传输到输出端，输出端再将处理后的信号传送至目标设备。

这种结构有效地阻断了输入端和输出端之间的直接电气连接，从而实现了信号的隔离传输。

信号隔离器的原理在于利用隔离元件（例如光耦、变压器等）来实现输入端和输出端之间的电气隔离。

在工作过程中，输入信号首先经过隔离元件的隔离处理，隔离元件将输入信号转换成另一种形式（例如光信号或磁信号），再传输到输出端。

这样，即使输入端和输出端之间存在电气隔离，也能够确保信号的稳定传输，避免了因电气干扰而造成的信号失真或设备损坏。

信号隔离器在实际应用中具有广泛的用途。

例如，在工业控制系统中，信号隔离器常用于隔离不同回路之间的控制信号，以保护设备免受电气干扰的影响；在医疗设备中，信号隔离器可用于隔离患者和设备之间的信号传输，保证患者的安全；在通信系统中，信号隔离器可用于隔离不同通信设备之间的信号传输，确保通信的稳定性。

信号隔离器通过电气隔离的原理，实现了不同电路之间信号的隔离传输，保护设备免受干扰或损坏。

其在工业控制、医疗设备、通信系统等领域具有重要的应用价值，为设备的稳定运行和数据传输提供了有效的保障。

第一章绪论1- 1 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。

在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。

测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。

1- 2 影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？影响测控电路精度的主要因素有：（1）噪声与干扰；（2）失调与漂移，主要是温漂；（3）线性度与保真度；（4 ）输入与输出阻抗的影响。

其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。

1- 3 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？为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。

它包括：（1）模数转换与数模转换；（2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。

幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换；（3）量程的变换；（4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等；（5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。

1- 4 测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响？试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。

随着传感器类型的不同，输入信号的类型也随之而异。

主要可分为模拟式信号与数字式信号。

随着输入信号的不同，测量电路的组成也不同。

图X1-1 是模拟式测量电路的基本组成。

传感器包括它的基本转换电路，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。

填空:第一章:概述1.医学仪器主要用于对人的疾病进行和。

2.共模抑制比定义为与之比。

3.信噪比定义为与之比。

4.频率响应是指仪器保持时,允许的范围,它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度。

5.仪器的灵敏度是指与之比。

6.从人体拾取的生物信号不仅、而且。

常见的交流感应噪声和电磁感应噪声危害较大。

一般来说,更有意义。

7.精密度是指指仪器对测量结果区分程度的一种度量。

用它可以表示在条件下所得数值的接近程度。

8.医用仪器的检测对象是人体。

应确保、、和,有时因产生的危害也是不允许的。

9.医学仪器按用途可分为两大类:和。

10.生物信号一般为、信号,常见的和危害较大。

一般来说,更有意义。

11.生物信号一般为、信号,必须尽量采取各种措施,使噪声影响减至最小。

一般来说,更有意义。

12.输入量时,输出量而上、下漂动、缓慢变化的现象称为零点漂移。

13.在医学仪器的临床应用中,操作者为医生或医辅人员,因此要求医学仪器必须、、。

14.由一个实际系统构造一个模型的任务一般包括两方面的内容:第一是第二是。

15.模型的有效性用符合程度来度量,它可分以下三个不同级别的模型有效:;;。

16.物理模型,根据其与原型相似的形式可分为如下四种类型:;;;。

17.建立生理系统数学模型的方法主要有和两种。

18.医学仪器设计步骤:;;;;;。

1第二章:噪声和干扰19.干扰形成的三个条件:、与。

20.生物信息测量中干扰耦合途径有:;;;;;。

21.生物医学测量系统中的主要噪声类型是:、、。

22.信号隔离是依靠或来传送信号的。

23.通常为了统一,用放大器的固有噪声作为放大器的噪声性能指标。

24.低噪声设计的目的是减小到最低程度。

通常为了统一,用时放大器的固有噪声作为放大器的噪声性能指标。

25.所谓屏蔽泛指在两个空间区域加以,用以控制从一个区域到另一个区域的传播。

26.隔离的方法是使两部分电路,,从而切断从一个电路进入另一个电路的。

第三章:信号处理27.根据生物电信号的特点以及通过电极的提取方式,对生物电放大器前置级提出下述要求:;;、;并设置保护电路。

第三章 信号发生器思考题与习题3.1 信号发生器的常用分类方法有哪些？按照输出波形信号发生器可以分为哪些类？ 答：（1）按频率范围分类； （2）按输出波形分类；（3）按信号发生器的性能分类。

其中按照输出波形信号发生器可以分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。

非正弦信号发生器又可包括脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。

3.2 正弦信号发生器的主要技术指标有哪些？简述每个技术指标的含义？ 答：正弦信号发生器的主要技术指标有：（1）频率范围指信号发生器所产生信号的频率范围； （2）频率准确度频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输出信号频率间的偏差； （3）频率稳定度频率稳定度是指其它外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小（4）失真度与频谱纯度通常用信号失真度来评价低频信号发生器输出信号波形接近正弦波的程度，对于高频信号发生器的失真度，常用频谱纯度来评价；（5）输出阻抗 （6）输出电平输出电平指的是输出信号幅度的有效范围； （7）调制特性是否能产生其他调制信号。

3.3 已知可变频率振荡器频率f 1＝2.4996~4.5000MHz ，固定频率振荡器频率f 2=2.5MHz ，若以f 1和f 2构成一差频式信号发生器，试求其频率覆盖系数，若直接以f 1构成一信号发生器，其频率覆盖系数又为多少？ 解：因为差频式信号发生器f 0= f 1－f 2所以输出频率范围为：400Hz ～2.0000MHz 频率覆盖系数301055000Hz400MHz0000.2⨯=＝＝k如果直接以f 1构成一信号发生器，则其频率覆盖系数8.1.4996MHz2MHz5000.40≈='k3.4 简述高频信号发生器主要组成结构，并说明各组成部分的作用？ 答：高频信号发生器主要组成结构图如下图所示：（1）主振级 产生具有一定工作频率范围的正弦信号，是信号发生器的核心。

第一章绪论测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意?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？第二章信号放大电路何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？什么是差动放大器？何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。

什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？图2-13b所示电路，N、Na为理想运算放大器, 试求其闭环电压放大倍数。

图2-14所示电路，N、N2、Z工作在理想状态，R=R2=1OOk0，R o=1Ok0，F3=RF20kO ，图2-13b电路是什么电路？试述其工作原理。

为使其具有所需性能，对电阻值有什么要求? F5=F6=60k」Nz同相输入端接地，试求电路的差模增益？电路的共模抑制能力是否降低？为什么？试求增益可调式差动比例放大电路的电压放大倍数何谓电桥放大电路？应用于何种场合?试推导图2-16b所示电路u o的计算公式，并根据所推导的公式说明其特点。

图示电路是什么电路？图中R I=R2 >>R，试述其工作原理，写出其输出表达式（8分）线性电桥放大电路中（见图2-18 ）,若u采用直流，其值U = 10V, R= R= R= 120 Q ,请根据图2-29b ，画出可获得1、10、100十进制增益的电路原理图。

由图X2-3可得：当开关 A 闭合时，U 0=U i ;当开关B 闭合时，U =10U ，当开关C 闭合时,U =100U 。

根据图2-29c 和其增益表达式，若采用 6个电阻，请画出电路原理图，并计算电阻网络各电阻的阻值。

+R+ R 3+R>=5R ,什么是隔离放大电路？应用于何种场合?试分析图2-33b 电路中的限幅电路是如何工作的？并写出U o 的计算公式。

第三章信号调制解调电路什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用 的调制方法有哪几种？什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。

2011年春期开放教育本科《机电接口技术》期末复习指导2011年6月修定第一部分课程考核说明1．考核目的考核学生对集成稳压电源、信号处理电路、常用功率器件及直流电机、交流电机和步进电机的驱动接口等基础知识的掌握和简单典型接口分析与设计的能力。

2．考核方式笔试闭卷。

3、适用范围、教材本课程期末复习指导适用范围为开放教育本科机械设计制造及其自动化专业的选修课程。

考试命题的教材是由王岚主编，中央广播电视大学出版社2003年7月第1版《机电接口技术》教材。

4．命题依据本课程的命题依据是《机电接口技术》课程的教学大纲、教材、实施意见。

5．考试要求本课程的考试重点包括基本知识和应用能力两个方面，主要考核学生对集成稳压电源、信号处理电路、常用功率器件及直流电机、交流电机和步进电机的驱动接口等基础知识的掌握和简单典型接口分析与设计的能力。

6．考题类型及比重考题类型及分数比重大致为：填空题(20%)；选择题(15%)；简答题（24%）；综合应用题（41%）。

第二部分期末复习指导第一章绪论一、重点名词机电接口技术二、熟练掌握机电接口技术的作用。

第一章典型直流集成稳压电源及抗干扰技术一、重点掌握1、集成稳压器的极限参数、工作参数、集成稳压器的质量参数。

2．固定型正电压输出稳压电路——7800系列的引脚功能和应用。

3、固定型负电压输出稳压电路——7900系列的引脚功能和应用。

4、计算机控制系统的接地方法。

二、一般掌握1、三端可调型正电压输出稳压电路——317系列的引脚功能和应用。

2、三端可调负电压输出稳压电路——337系列的引脚功能和应用。

3、DC/DC隔离电源、基准电源。

地线系统、干扰来源及抗干扰设计。

第二章信号处理电路一、重点掌握1、比例放大器、加、减法器、差动放大器的电路原理及其应用。

2、模拟电压比较器的特性参数。

3、过零比较器、电平检测器、窗口比较器、回差电压比较器及区域比较器的电路原理及其应用。

二、一般掌握绝对值检测电路原理及如何改善绝对值电路的性能。