测控电路第六章信号转换电路
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传感检测技术基础信号转换电路信号转换电路模/数转换器A/D转换可分为直接法和间接法。
直接法是把电压直接转换为数字量,如逐次比较型的A/D转换器。
间接法是把电压先转换成某一中间量,再把中间量转换成数字量。
(1)逐次比较型模/数转换器逐次比较型A/D转换就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较,使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值.模模//数与数数与数//模转换器模转换器逐次比较型A/D转换器简化框图如图10.20所示它由D/A转换、数码设定、电压比较和控制电路组成图10.20逐次比较型A/D转换框图(2)双积分型模/数转换电路双积分型A/D转换电路如图10.21所示,当t=T2时,U0(t)=0,如图(b)所示.图10.21双积分型A/D转换器原理图转换过程分两步,首先接通S1,对输入电压(-Ui)积分,积分电路输出电压为:(10.21)然后在T1时,开关切换到S2位置,对基准参考电压Ur反向积分,积分电路输出电压为:(10.22)当t=T2时,U0(t)=0,如图10.21(b),此时得:(10.23)设时钟脉冲频率为,当t=T1时,则时间T1为:此时开始对标准参考电压Ur反向积分,时间间隔T=T1-T2,计数值为N,则,所以:数/模转换器数/模(D/A)转换器是通过电阻网络,把数字按其数码权值转换成模拟量的输出.D/A转换器有两种类型:权电阻网络和T形电阻网络(1)权电阻数/模转换器图10.22是4位二进制权电阻D/A转换器原理图由上图可得:(10.24)(10.25)在上述电路中,权电阻分别为R、2R、4R、…、。
若数字量多于四位,可通过增加模拟开关和权电阻来增加其位数。
(2)T形电阻数/模转换器T形电阻D/A转换器原理如图10.23所示,该电路电阻形状成T形,故称T形网络.图10.23T型电阻D/A转换器由图10.23可知,根据叠加原理,运算放大器总输入的等效电压是各支路等效电压之和,即:(10.26)若取RF=3R,运算放大器的输入端电流为:(10.27)运算放大器的输出电压V0为:(10.28)电压/频率转换器(1)转换原理V/F转换器原理如图10.24所示电压电压//频率与频率频率与频率//电压转换器电压转换器图10.24V/F转换电路示意图1)当输入电压Ux>Uc时,放大器A输出为“1”状态,此时将单稳触发器置“1”,触发器驱动开关S 接通恒流源,使I0对电容CL充电;2)Uc上升,在Uc=Ux+△U时,电压比较器A输出为“0”状态,单稳触发器置“0”,使开关S断开,I0停止对电容CL充电;3)电容CL通过电阻RL放电,Uc下降。
第一章绪论1、测控系统主要由传感器(测量装置)、测量控制电路(测控电路)、执行机构组成2、测控电路的主要要求:精、快、灵、可靠3、测控电路的特点:精度高、动态性能好、高的识别和分析能力、可靠性高、经济性好4、为了提高信号的抗干扰能力,往往需要对信号进行调制。
在紧密测量中希望从信号一形成就成为已调制信号,因此常在传感器中进行调制。
5用电感传感器测量工件轮廓形状时—这是一个幅值按被测轮廓调制的已调制信号---称为调幅信号6、用应变片测量梁的变形,并将应变片接入交流电桥。
这时电桥的输出也是调幅信号,载波信号的频率为电桥供电频率,电桥输出信号的幅值为应变片的变形所调制。
7、采用光栅、激光干涉法等测量位移时时传感器的输出为增量码信号。
8、增量码信号是一种反映过程的信号,或者说是一种反映变化增量的信号。
它与被测对象的状态并无一一对应的关系。
9、绝对码信号是一种与状态相对应的信号。
10、开关信号可视为绝对码信号的特例,当绝对码信号只有一位编码时,就成了开关信号。
开关信号只有0和1两个状态。
11、控制方式可分为开环控制与闭环控制。
12、闭环控制的特点:它的主要特点是用传感器直接测量输出量,将它反馈到输入端与设定电路的输出相比较,当发现他们之间有差异时,进行调节补充:1、信息时代的标志——高性能计算机的发展,速度和容量为其主要标志2、影响测控电路精度的主要因素有哪些?其中那几个因素是最基本的?(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第二章信号放大电路1、输入失调电压u0s:对于理想运算放大器,输入电压为零,输出电压也必然为零。
然而,实际运算放大器中,前置级的差动放大器并不一定完全对称,必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为零,这一直流电压称之。
2、零点漂移:失调电压随时间和温度而变化,即零点在变动,称之3、输出失调电压u0=(1+R2/R1)u0s4、输出端产生的失调电压u02=-R2I b1+(1+R2/R1)R3I b2若取R3=R1//R2,则u02=R2(I b2-I b1)=R2I0s I0s称为输入失调电流5、绝大部分的运算放大器都是用于反馈状态6、由于运算放大器通常使用在负反馈状态,本来就有1800的相位差,再加上外接和内部电路的RC网络,有可能出现3600的相位差,使电路振荡。
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)。
根据被测量的不同,可进行相应的量程切换。