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信号检测及处理电路图
下图是由红热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。
红热释电红外传感器只对波长为10μm(人体辐射红外线波长)左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。
探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。
BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。
当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小，BISS0001检测到低电平，从而封锁14脚，禁止传感器infare1的信号。
当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到低电平，开启14脚;infare1检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。
R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。
信号经处理后从2脚输出。
7. 信号检测与处理电路 （文字材料）本章概要本章首先介绍了信号检测系统的基本原理及信号检测与处理电路在系统中的作用，然后分别介绍了系统中常用的测量放大器、隔离放大器、RC 有源滤波器和电压比较器的工作原理。
本章内容的组成及结构信号检测系统的基本组成测量放大器：三运放测量放大器 隔离放大器：光电耦合隔离放大器、变压器耦合隔离放大器 滤波器的功能滤波器的一般概念 滤波器的分类 滤波器的主要参数 一阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器 一阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器 带通滤波器和带阻滤波器 比较器的功能 比较器的基本概念 比较器的类型比较器的主要参数 零电平比较器 非零电平比较器反相输入迟滞比较器同相输入迟滞比较器学习目标（1）熟练掌握测量放大器的电路结构及工作原理； （2）熟练掌握滤波器的基本知识；（3）熟练掌握一阶有源低通及高通滤波器的特性分析； （4）熟练掌握电压比较器的特性和分析方法； （5）理解隔离放大器的结构及基本工作原理； （6）了解信号测量系统的基本组成。
重难点指导重点：低通滤波器分析高通滤波器分有源滤波器 单门限比较器分析比较器 信号检测与处理电路检测系统中的放大电路 迟滞比较器分析（1）三运放测量放大器的电路结构及工作原理；（2）一阶有源低通及高通滤波器的特性分析；（3）电压比较器的组成和特性分析。
难点：（1）运算放大器的非线性分析方法；（2）如何绘制比较器电路的传输特性。
本章导学1. 信号检测系统基本组成：传感器（或电极、互感器等）、放大器、滤波器、采用-保持器和A/D转换器等自然界的信号分成两大类：电类和非电类电类：如心电信号、脑电信号，微弱信号可以通过电极引入测量系统。
而电力系统的信号都是大电压和大电流，必须通过互感器（电压互感器或电流互感器）转化为小信号再引入测量电路。
非电类：如压力、速度、温度等，这些信号需要通过传感器将非电信号转化为电信号，引入测量系统。
在信号处理电路中，后续测量系统应根据实际情况合理选择电路组成。
第七章信号检测与处理电路一、教学要求知识点教学要求学时掌握理解了解信号检测系统的基本组成√检测系统中的放大电路测量放大器的电路结构和工作原理√隔离放大器的电路结构和工作原理√有源滤波器滤波器的基础知识√低通、高通有源滤波器特性和分析方法√ √带通、带阻有源滤波器电路结构与特性√电压比较器的特性和分析方法√二、重点和难点本章的重点和难点本章的重点是：测量放大器的电路结构和工作原理、滤波器的基础知识、低通和高通有源滤波器特性和分析方法、电压比较器的特性和分析方法。
本章的难点是：二阶有源滤波器、迟滞比较器的电路分析。
三、教学内容7.1 信号检测系统的基本组成一般信号检测系统的前向通道主要包含传感器、放大器、滤波器、采样保持器和模数转换器等电路模块。
将被测物理量转换成相应的电信号的部件称为传感器。
传感器输出的电信号一般都比较微弱，通常需要利用放大电路将信号放大。
然而，与被测信号同时存在的还会有不同程度的噪声和干扰信号，有时被测信号可能会被淹没在噪声及干扰信号之中，很难能分清哪些是有用信号，哪些是干扰和噪声。
因此，为了提取出有用的信号，而去掉无用的噪声或干扰信号，就必须对信号进行处理。
在信号处理电路中，应根据实际情况选用合理的电路。
例如，当传感器的工作环境恶劣，输出信号中的有用信号微弱、共模干扰信号很大，而传感器的输出阻抗又很高，这时应采用具有高输入阻抗、高共模抑制比、高精度、低漂移、低噪声的测量放大器；当传感器工作在高电压、强电磁场干扰等场所时，还必须将检测、控制系统与主回路实现电气上的隔离，这时应采用隔离放大器；对于那些窜入被测信号中的差模干扰和噪声信号，通常需要根据信号的频率范围选择合理的滤波器来滤除。
另外，在信号检测系统中，有时还需要对某些被测模拟信号的大小先做出判断后，再根据实际情况进行必要的处理，这一任务可利用电压比较器来完成。
在数字化检测系统中，A/D转换器和采样/保持电路也是常用部件7.2检测系统中的放大电路测量放大器和隔离放大器是信号检测系统中常用的放大电路。
[手机维修基础]第七章：手机自动关机、低电告警、充电和漏电故障的维修第七章手机自动关机、低电告警、充电和漏电故障的维修手机维修过程中，充电异常、低电压告警、自动关机、不能关机和漏电故障占有一定的比例，由于相当一部分维修人员对此部分内容不够重视，理解不深，造成维修较为困难。
为便于读者维修时需要，本章系统分析此类故障的维修方法和检修技巧。
第一节充电异常故障的维修各种手机的充电电路虽然各不相同，但工作原理却基本一致，即充电电路一般有三部分电路组成。
一是充电检测电路，用来检测充电器是否插入手机充电座；二是充电控制电路，用来控制外接电源向手机电池进行充电；三是电池电量检测电路，用以检测充电电量的多少，当电池充满电时，向逻辑电路提供一“充电已好”的信号，于是，逻辑电路控制充电电路断开，停止充电。
一般来说，当充电检测电路出现问题时，会出现开机就显示充电符号、不充电等故障，当充电控制电路出现问题时，一般会出现不充电故障；当电池电量检测电路出现故障时，一般则会出现充电时始终充电或显示充电符号但不能充电的故障。
一、摩托罗拉手机充电电路分析与检修摩托罗拉V998手机充电器通过手机尾座接口J600和手机相连，其中，J600的5脚(MAN-TEST)为充电类型检测端，用来检测充电器是快速充电器还是中速充电器，J600的8脚(EXTCHG-EN)为充电检测端，用来检测充电器是否插入手机充电座，手机是否进行充电，J600的14脚为外接电源EXT-B+，送到U900的D10端，并通过取样电阻R932(0.25欧姆)送到充电管Q932的4脚与U900的U900的D9(1SENSE)端口。
U900根据R932阻值的大小，可计算出R932上的充电电流，该电流和标准电流相比较后输出充电控制信号，控制Q932的导通程度，进一步控制充电电流的大小。
当U900的F7端(电池电压BATT+)检测到电池电压不饱和时，且手机加上了外接电源时，CPU控制U 900的充电控制端ElCHRGC输出一个低电平，控制Q932启动充电电路，外接电源经R932、Q932及CR932给电池充电。
“模拟电子技术”课程教学大纲英文名称： Analog electronics课程编号： EELC2012学时：56 学分： 3.5适合对象：电气、电子信息类等相近专业本科生先修课程：电路使用教材及参考书：杨拴科主编，《模拟电子技术基础》，高等教育出版社， 2003 年童诗百，华成英主编，《模拟电子技术基础（第三版）》，高等教育出版社， 2001 年康华光，《电子技术基础模拟部分（第四版）》，高等教育出版社， 1999 年，杨拴科，赵进全主编，《模拟电子技术基础学习指导与解题指南》，高等教育出版社，2004一、课程性质、目的和任务：本课程是电气、电子信息类等专业在电子技术方面入门性质的技术基础课，它具有自身的体系，是实践性很强的课程。
本课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习电子技术某些领域中的内容，以及为电子技术在专业中的应用打好基础。
为此要加强各种形式的实践环节。
二、教学基本要求：1．常用半导体器件1 ）了解本征半导体、掺杂半导体的特点、 PN 结的形成及其电容效应。
掌握 PN 结的外特性。
2 ）了解普通二极管、硅稳压管、晶体管、场效应晶体管结构，正确理解它们的工作原理，掌握其外特性、模型及主要参数。
2．基本放大电路1 ）理解晶体管和场效应管基本放大电路的组成、工作原理及性能特点。
2 ）掌握放大电路静态工作点和动态参数（）的分析方法。
3．多级放大电路1 ）了解直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合的基本原理及特点。
2 ）掌握多级放大电路动态参数的分析方法。
4．放大电路的频率响应1 ）掌握放大电路频率响应的有关概念。
2 ）理解单管放大电路频率响应的分析方法，会计算上、下限截止频率。
3 ）了解多级放大电路的频率响应。
5．集成运算放大电路1 ）理解差分放大电路的组成和工作原理，掌握静态和动态参数的分析方法。
2 ）了解典型集成运放的组成及其各部分的特点，掌握其电压传输特性和主要参数。
第七章信号检测与处理电路一、教学要求知识点教学要求学时掌握理解了解信号检测系统的基本组成√检测系统中的放大电路测量放大器的电路结构和工作原理√隔离放大器的电路结构和工作原理√有源滤波器滤波器的基础知识√低通、高通有源滤波器特性和分析方法√ √带通、带阻有源滤波器电路结构与特性√电压比较器的特性和分析方法√二、重点和难点本章的重点和难点本章的重点是：测量放大器的电路结构和工作原理、滤波器的基础知识、低通和高通有源滤波器特性和分析方法、电压比较器的特性和分析方法。
本章的难点是：二阶有源滤波器、迟滞比较器的电路分析。
三、教学内容7.1 信号检测系统的基本组成一般信号检测系统的前向通道主要包含传感器、放大器、滤波器、采样保持器和模数转换器等电路模块。
将被测物理量转换成相应的电信号的部件称为传感器。
传感器输出的电信号一般都比较微弱，通常需要利用放大电路将信号放大。
然而，与被测信号同时存在的还会有不同程度的噪声和干扰信号，有时被测信号可能会被淹没在噪声及干扰信号之中，很难能分清哪些是有用信号，哪些是干扰和噪声。
因此，为了提取出有用的信号，而去掉无用的噪声或干扰信号，就必须对信号进行处理。
在信号处理电路中，应根据实际情况选用合理的电路。
例如，当传感器的工作环境恶劣，输出信号中的有用信号微弱、共模干扰信号很大，而传感器的输出阻抗又很高，这时应采用具有高输入阻抗、高共模抑制比、高精度、低漂移、低噪声的测量放大器；当传感器工作在高电压、强电磁场干扰等场所时，还必须将检测、控制系统与主回路实现电气上的隔离，这时应采用隔离放大器；对于那些窜入被测信号中的差模干扰和噪声信号，通常需要根据信号的频率范围选择合理的滤波器来滤除。
另外，在信号检测系统中，有时还需要对某些被测模拟信号的大小先做出判断后，再根据实际情况进行必要的处理，这一任务可利用电压比较器来完成。
在数字化检测系统中，A/D转换器和采样/保持电路也是常用部件7.2检测系统中的放大电路测量放大器和隔离放大器是信号检测系统中常用的放大电路。
1．测量放大器测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器，它具有高输入抗阻、高共模抑制比等特点，常用于热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量以及其它有较大共模干扰的直流缓变微弱信号的检测。
三运放测量放大器是测量放大器的典型电路结构，只要电路参数对称性好，就可实现高共模抑制比的特性。
然而，电路中的运放及电阻要作到完全对称确实比较困难，这就影响了其性能的进一步提高。
因此，在要求较高的场合，应采用单片集成测量放大器。
例如国产的ZF601，美国AD 公司的AD521、AD522，以及美国国家半导公司的LH0038等。
2．隔离放大器隔离放大器是一种特殊的测量放大电路，其输入回路与输出回路之间是电绝缘的，没有直接的电耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。
在隔离放大器中，信号的耦合方式主要有两种：一种是通过光电耦合，称为光电耦合隔离放大器（如美国B-B公司生产的ISO100）；另一种是通过电磁耦合，即经过变压器传递信号，称为变压器耦合隔离放大器（如美国AD公司生产的AD277）。
7.3 滤波器的基础知识1．滤波器的功能滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。
滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。
2．滤波器的分类（1）按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
（2）按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
（3）按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
无源滤波器：仅由无源元件（R、L和C）组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L 较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。
有源滤波器：由无源元件（一般用R和C）和有源器件（如集成运算放大器）组成。
这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽（由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件（如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。
3. 滤波器的主要参数（1）通带增益：滤波器通带内的电压放大倍数。
（2）特征角频率和特征频率：它只与滤波用的电阻和电容元件的参数有关，通常。
对于带通（带阻）滤波器，称为带通（带阻）滤波器的中心角频率或中心频率，是通带（阻带）内电压增益最大（最小）点的频率。
（3）截止角频率和截止频率：它是电压增益下降到（即）时所对应的角频率。
必须注意不一定等于。
带通和带阻滤波器有两个，即和。
（4）通带（阻带）宽度：它是带通（带阻）滤波器的两个之差值，即。
（5）等效品质因数：对低通和高通滤波器而言，值等于时滤波器电路电压增益的模与通带增益之比，即；对带通（带阻）滤波器而言，值等于中心角频率与通带（阻带）宽度之比，即。
4. 有源滤波器的阶数有源滤波器传递函数分母中“”的最高“方次”称为滤波器的“阶数”。
阶数越高，滤波器幅频特性的过渡带越陡，越接近理想特性。
一般情况下，一阶滤波器过渡带按每十倍频20dB速率衰减；二阶滤波器每十倍频40dB速率衰减。
高阶滤波器可由低阶滤波器串接组成。
5. 低通和高通滤波器之间的对偶关系（1）幅频特性的对偶关系当低通滤波器和高通滤波器的通带增益、截止频率或分别相等时，两者的幅频特性曲线相对于垂直线对称。
（2）传递函数的对偶关系将低通滤波器传递函数中的换成，则变成对应的高通滤波器的传递函数。
（3）电路结构上的对偶关系将低通滤波器中的起滤波作用的电容C换成电阻R，并将起滤波作用的电阻R换成电容C，则低通滤波器转化为对应的高通滤波器。
7.4 有源滤波器的分析方法1．有源滤波器的一般分析方法（1）根据有源滤波器的电路原理图，利用拉氏变换，列电路方程，求出滤波器的传递函数。
在传递函数中，以代替，就可求得滤波器的频率特性。
（2）把求所得的传递函数与滤波器传递函数的一般表达式比较，求出、或（中或）、或、和等主要参数。
常用有源滤波器传递函数的一般表达式如表7.2.1所列。
（3）画出滤波器的幅频特性和相频特性。
2. 滤波器的功能判别（1）当滤波器电路比较简单时，可根据电路中无源网络的特性判别。
常见的几种RC无源网络如图7.1所示。
其中，带通网络是由低通和高通网络串联组成，带阻网络是由低通和高通并联而成的T型网络。
图7.1 几种RC无源网络（a）低通（b）高通（c）带通（d）带阻（2）当电路比较复杂时，可将推导出的传递函数与表7.1所列的几种常用有源滤波器传递函数一般表达式比较判别。
（3）当推导出滤波器幅频特性表达式时，可分别令和，通过分析幅频特性在这两种极限情况下的趋势来判别。
表7.1 常用有源滤波器传递函数的一般表达式传递函数通带增益滤波器类型一阶低通滤波器一阶高通滤波器二阶低通滤波器二阶高通滤波器二阶带通滤波器二阶带阻滤波器7.5 电压比较器1．电压比较器的功能电压比较器是用来比较两个电压大小的电路，它的输入信号是模拟电压，输出信号一般只有高电平和低电平两个稳定状态的电压。
利用电压比较器可将各种周期性信号转换成矩形波。
2．运放的工作状态比较器电路中的运放一般在开环或正反馈条件下工作，运放的输出电压只有正和负两种饱和值，即运放工作在非线性状态。
在这种情况下，运放输入端“虚短”的结论不再适用，但“虚断”的结论仍然可用（由于运放的输入电阻很大）。
3．电压比较器的类型常用的电压比较器有零电平比较器、非零电平比较器、迟滞比较器和窗口比较器等电路。
零电平和非零电平比较器只有一个阈值电压称之为单门限比较器；迟滞比较器和窗口比较器有两个阈值电压称之为多门限比较器。
4．电压比较器的性能指标（1）阈值电压：比较器输出发生跳变时的输入电压称之为阈值电压或门限电平。
（2）输出电平：输出电压的高电平和低电平。
（3）灵敏度：输出电压跳变的前后，输入电压之差值。
其值越小，灵敏度越高。
然而，灵敏度越高，抗干扰能力就越差。
零电平和非零电平比较器的灵敏度取决于运放从一个饱和状态转换到另一个饱和状态所需输入电压的值，而迟滞比较器的灵敏度等于两个阈值电压之差值。
因而，迟滞比较器的抗干扰能力强。
（4）响应时间：输出电压发生跳变所需的时间称之为响应时间。
5．电压比较器的分析方法（1）根据输入电压使输出电压跳变的条件估算阈值电压。
运放两个输入端电压差近似等于零是比较器输出电压发生跳变的临界条件，当同相输入端的电位高于反相输入端时，输出电压为正饱和值，反之为负饱和值。
（2）根据具体电路，分析输入电压由高到低和由低到高变化时输出电压变化的规律。
（3）画传输特性。
传输特性是反映比较器输出电压与输入电压关系的曲线。
（4）根据输入电压的波形和传输特性画输出电压的波形。
四、典型例题滤波器例7-1 例7-2 例7-3 例7-4 例7-5 例7-6 例7-7 例7-8比较器例7-9 例7-10 例7-11 例7-12 例7-13【例7-1】某放大电路如图所示，设各集成运算放大器都具有理想特性。
试求：(1) ；(2) 电路的中频电压放大倍数；(3) 整个电路的上、下限截止频率和之值。
【相关知识】测量放大器、有源滤波器。
【解题思路】分析电路结构，分别讨论各个单元电路的工作原理，推导电路输入输出关系。
根据电路时间常数，计算电路的上、下限截止频率。
【解题过程】在本电路中，运放、和构成三运放测量放大器，运放构成一阶低通滤波器，电容器（耦合电容）和负载构成高通滤波电路。
(1) 由图可以写出与的关系==所以(2) 电路的中频电压放大倍数(3) 整个电路的上、下限截止频率、的值分别是【例7-2】电路如图所示。
已知集成运放均为理想运放；图（c）所示电路中R1＝R2，R4＝R5＝R6。
（1）分别说明各电路是低通滤波器还是高通滤波器，简述理由；（2）分别求出各电路的通带放大倍数。
