5-5模拟信号处理电路
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信号处理电路1 钳位电路钳位电路的作用是将电路的输出信号幅度限制在某一个预期值。
钳位电路分为限幅式和非限幅式,区别在于:信号经限幅式钳位电路限幅后,信号的峰峰值受到相当程度的损失;而信号经非限幅式钳位电路限幅后,信号的峰峰值基本不受到损失,但输出信号幅度却受到限制。
(1)限幅式钳位电路限幅电路是限制信号输出幅度的电路,它能按限定的范围削平信号电压的波形幅度,是用来限制信号电压范围的电路,又称限幅器、削波器等。
限幅电路应用非常广泛,常用于整形、波形变换、过压保护等电路。
二极管下限幅电路二极管上限幅电路二极管双向限幅电路(2)非限幅式钳位电路负钳位器:(1)简单型工作原理:Vi正半周时, DON,C充电至V值,Vo=0V。
Vi负半周时,DOFF,Vo=-2V。
(2)加偏压型工作原理:Vi正半周时,二极管DON,C被充电至V值(左正、右负),Vo=+V1(a)图或-V1(b)图。
Vi负半周时,二极管DOFF,RC时间常数足够大,Vo=VC+Vi(负半周)=2V。
几种二极管负钳位器电路比较:正钳位器(1)简单型工作原理Vi负半周时,DON,C充电至V值(左负、右正),Vo=0V。
Vi正半周时,DOFF,Vo=VC+Vi(正半周)=2V。
(2)加偏压型判断输出波形的简易方法 :1.由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。
2.由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动,若二极管的方向为,则波形必须向上移动;若二极管的方向为,则波形必须往下移动。
3.决定参考点与方向后,再以参考点为基准,将原来的波形画于输出坐标轴上,即为我们所求。
几种二极管正钳位器电路比较:2 信号比较电路运算放大器组成比较器集成电压比较器 LM139/239/3393 模拟乘法器基本应用:平衡调制;混频;倍频;同步检波应用举例:M15964 幅度调制电路调制:用被传送的低频信号去控制高频信号(载波)的参数(幅度、频率、相位),实现低频信号搬移到高频段。
信号处理电路基本原理解析信号处理电路是电子电路中的一种重要组成部分,起着将输入信号进行改变、处理、转换的作用。
本文将解析信号处理电路的基本原理,介绍其工作原理和应用领域。
一、信号处理电路的概述信号处理电路是一种用于对输入信号进行采样、滤波、放大、调制/解调、编码/解码等处理的电子电路。
它可以将不同形式的输入信号转换为适合特定应用场景的输出信号,广泛应用于通信、音频、视频、生物医学等领域。
二、信号处理电路的基本原理1. 信号采样信号采样是将连续时间的信号转换为离散时间的过程。
常见的采样方式有脉冲采样和保持采样。
脉冲采样将连续信号通过间隔一定时间的脉冲信号进行采样,而保持采样则是通过保持电路将信号的幅值保持一段时间。
2. 信号滤波信号滤波是对输入信号进行滤波处理,以去除或弱化其中的噪声或干扰。
滤波器可以按照频率响应分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
常用的滤波器类型有RC滤波器、LC滤波器、数字滤波器等。
3. 信号放大信号放大是将输入信号的幅值进行放大处理,以增加信号的强度,使其适合后续处理或驱动其他设备。
放大电路常采用放大器作为核心元件,常见的放大器有运放放大器、功放、差分放大器等。
4. 信号调制/解调信号调制是将输入信号与载波信号进行混合,通过改变载波信号的某些特性,实现对输入信号的编码和传输。
调制方式有调幅、调频、调相等。
解调则是将调制后的信号还原为原始信号的过程。
5. 信号编码/解码信号编码是将输入信号转换为特定的编码格式,以实现信号的传输和存储。
编码方法有模拟编码和数字编码等。
解码则是将编码后的信号还原为原始信号的过程。
三、信号处理电路的应用领域1. 通信系统信号处理电路广泛应用于通信系统中,包括无线通信和有线通信。
例如,在移动通信系统中,信号处理电路用于信号的解调和解码,实现语音和数据的传输。
2. 音频处理信号处理电路在音频处理中起着重要作用。
例如,在音频音响系统中,信号处理电路用于音频信号的放大、滤波和均衡等处理,以提高音频质量和音响效果。
【Arduino学习笔记07】模拟信号的输⼊与输出analogRead()analogWr。
模拟信号:Arduino中的模拟信号就是0v~5v的连续的电压值数字信号:Arduino中的数字信号就是⾼电平(5V)或者低电平(0V),是两个离散的值模拟信号->数字信号:ADC(模数转换器) ADC是⽤于将模拟信号转换为数字信号的电路。
将输⼊的模拟信号通过ADC转换为数字信号,处理器才能对其进⾏处理。
这⾥讲的模拟输⼊是指0~5v的电压值。
在Arduino上,ADC具有10位分辨率,这意味着它可以通过1,024个数字表⽰模拟电压。
相当于将连续的电压值0~5v映射到离散的数值0~1023。
将0 ~ 5V的电压分成1024份(2^10),算出来约为4.882mV的测量精度。
即:0~4.882mV 之间的电压值映射到数字0,4.883mV~9.764mV之间的电压值映射到数字1...... 这⾥的转换关系如下: 数字i对应的模拟电压区间为: 如果⽤区间的中位数来代表数字i对应的模拟电压:模拟输⼊:analogRead(pin)- ⽤analogRead()读取到的输⼊值就是0~1023之间的数值- pin = 0~5 / A0~A5模拟输出:analogWrite(pin, outputVal)- pin = 3,5,6,9,10,11(PWM引脚)- outputVal的取值范围:0~255(对应0V~5V) 这⾥的映射关系⽐较多,⽤⼀个图⽰说明⼀下: 这种映射关系可以⽅便地借助map()函数实现:map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh): - value : 要处理的数值,在这⾥就是指模拟输⼊端读的数值- fromLow, fromHigh : 输⼊的上下限- toLow, toHigh : 想要映射到的数值范围的上下限- 这⾥的fromLow和fromHigh,toLow和toHigh没有明确的⼤⼩关系。
555电路构成的多谐振荡器的工作原理1. 介绍多谐振荡器是一种能够在多个频率下产生高质量波形的电路,它在电子工程领域中有着广泛的应用。
其中,555电路构成的多谐振荡器因为其简单稳定的特点,被广泛应用于实际工程中。
2. 555电路的基本工作原理555电路是一种集成电路,在各种振荡器电路中有着广泛的应用。
它主要由一个比较器和一个SR触发器组成。
当电路的输入达到一定的电平以后,触发器的状态就会发生改变,产生一个输出脉冲。
此时,比较器会对此脉冲进行比较,并且产生相应的电平改变。
3. 多谐振荡器的构成多谐振荡器是通过改变电路中的电容值和电阻值来调整振荡频率的。
其实现过程主要涉及到一个RC环路和一个比较器。
555电路的基本工作原理决定了其具有可调节频率的功能,因此我们只需要加入适当的RC组合即可实现多谐振荡器的构造。
4. 555电路构成的多谐振荡器的工作原理在555电路构成的多谐振荡器中,通过改变电容C和电阻R的数值,可以调整振荡的频率。
当输入信号达到一定的电平以后,触发器的状态会发生改变,此时,比较器会产生一个输出信号,这个信号的频率与C和R的数值有关。
因此,通过改变C和R的数值即可改变输出信号的频率,从而实现多谐振荡器的调节。
5. 多谐振荡器的应用多谐振荡器在实际工程中具有广泛的应用,例如在调音台、通信设备中就有着应用。
通过调整多谐振荡器的参数,可以控制电路的振荡频率。
这种特性使得多谐振荡器可以用于电子设备的数字信号处理、模拟信号产生等方面。
总结:555电路构成的多谐振荡器的工作原理是通过改变RC组合的数值来控制电路的振荡频率。
555电路本身就拥有经典的可调频功能,这使得555电路构成的多谐振荡器具有了更好的调节性和应用性,适合在通信、音频、电视、测量仪器等领域中得到广泛的应用。
变频器的电压检测电路(新)——正弦变频器电压检测实际电路分析一、电路构成和原理简析电压检测电路,是变频器故障检测电路中的一个重要组成部分,旨在保障使IGBT 逆变电路的工作电源电压在一特定安全范围以内,若工作电源危及IGBT (包含电源本身的储通电容)器件的安全时,实施故障报警、使制动电路投入工作、停机保护等措施。
此外,少数机型还有对输出电压的检测,在一定程度上,起到对IGBT 导通管压降检测的同样作用,取代驱动电路中IGBT 的管压降检测电路。
1、电压检测电路的构成、电压采样方式及故障表现图1 电路检测电路的构成(信号流程)框图1、电压检测电路的电压采样形式(前级电路) 1)直接对DC530V 电压采样78L05C8P N图2 DC530V 电压检测电路之一直接对P 、N 端DC530V 整流后电源电压进行进行采样,形成电压检测信号。
如阿尔法ALPHA2000型18.5kW 变频器的电压检测电路,如图2所示。
电路中U14线性光耦合器的输入侧供电,由开关变压器的独立绕组提供的交流电压,经整流滤波、由78L05稳压处理得到5V 电源所提供,电源地端与主电路N 端同电位。
输出侧供电,则由主板+5V 所提供。
直流回路P 、N 端的DC530V 电压,直接经电阻分压,取得约120mV 的分压信号,输入U14(线性光耦合器,其工作原理前文已述)进行光、电隔离与线性放大后,在输出端得到放大了的检测电压信号,再由LF353减法放大器进一步放大,形成VPN 直流电压检测信号,经CNN1端子,送入MCU 主板上的电压检测后级电路。
2)由开关变压器次级绕组取得采样电路信号+5V-42V图3 DC530V 电压检测电路之二+5VN1输入电压波形示意图V T截止VT饱合导通0V530V5V0V-42VN3输出电压波形示意图压采样等效电路图4 直流回路电压采样等效电路及波型示意图主电路的DC550V 直流电压检测信号,并不是从主电路的P 、N 端直接取得,而是“间接”从开关电源的二次绕组取出,这是曾经令一些检修人员感到困惑、找不到电压检测信号是从何处取出的一件事情,也成为该部分电路检修的一个障碍。
压力变送器工作原理压力变送器是一种常用的传感器,用于测量液体、气体或蒸汽的压力,并将压力信号转换成标准的电信号输出。
本文将详细介绍压力变送器的工作原理。
一、传感器原理1.1 压力传感器:压力传感器是压力变送器的核心部件,通过压力传感器来感知被测介质的压力变化。
1.2 敏感元件:压力传感器内部通常装有敏感元件,例如压阻式、电容式、热敏电阻式等,用来将压力信号转换成电信号。
1.3 信号处理电路:压力传感器输出的电信号经过信号处理电路进行放大、滤波、线性化等处理,以确保输出信号的稳定性和准确性。
二、工作原理2.1 压力传感器感应:当被测介质的压力作用在压力传感器上时,压力传感器内部的敏感元件会受到压力的影响而产生变化。
2.2 电信号输出:敏感元件产生的变化会被转换成电信号,经过信号处理电路处理后输出。
2.3 输出信号:压力变送器输出的电信号通常为标准的模拟信号(如4-20mA、0-5V等)或数字信号,可以直接连接到控制系统或数据采集设备。
三、工作原理分析3.1 压阻式压力传感器:压阻式压力传感器是利用压阻效应来感应压力变化的,其输出信号与压力成正比。
3.2 电容式压力传感器:电容式压力传感器利用电容的变化来感应压力变化,其输出信号与压力成反比。
3.3 热敏电阻式压力传感器:热敏电阻式压力传感器利用热敏电阻的温度变化来感应压力变化,其输出信号与压力成正比。
四、应用领域4.1 工业自动化:压力变送器在工业自动化领域广泛应用,用于监测管道、容器等设备的压力变化。
4.2 石油化工:在石油化工行业,压力变送器用于监测油气管道、储罐等设备的压力情况。
4.3 汽车工业:汽车领域中,压力变送器被广泛应用于发动机、变速箱等部件的压力监测。
五、总结5.1 压力变送器是一种重要的传感器设备,通过测量压力变化实现对被测介质的监测和控制。
5.2 不同类型的压力传感器采用不同的工作原理,可以根据具体应用场景选择合适的压力变送器。
模拟电子技术基础知识信号调理电路的设计原则与分析方法信号调理电路作为模拟电子技术中的重要组成部分,广泛应用于各种电子设备中,起到了信号处理和优化的作用。
本文将介绍信号调理电路的设计原则与分析方法,并分析其在模拟电子技术中的应用。
一、设计原则1. 信号调理电路的功能需求:在设计信号调理电路之前,首先要明确信号调理电路需要实现的功能,比如滤波、放大、信号匹配等。
根据具体的需求确定信号调理电路的设计方案。
2. 信号调理电路的输入输出:对于任意一个信号调理电路,需要确定其输入信号和输出信号的特性。
如输入信号的幅度范围、频率范围,输出信号的幅度范围、频率范围等。
这有助于确定电路中各个元器件的选择和参数设计。
3. 信号调理电路的线性性能:信号调理电路在输入信号的幅度范围内应保持线性增益特性,即输出信号的幅度与输入信号的幅度成正比。
这要求设计过程中要注重电路的线性度分析和设计。
4. 信号调理电路的稳定性:信号调理电路在不同工作条件下应保持稳定的特性,即在输入信号的变化、温度变化等情况下,电路的输出应保持一致。
需要选取合适的元器件,做好温度补偿和负反馈等措施,以确保电路的稳定性。
5. 信号调理电路的功耗:在设计信号调理电路时,要考虑功耗的因素,尽量选择低功耗的元器件,并合理设计功耗分配。
这有助于提高电路的效率和使用寿命。
二、分析方法1. 信号调理电路的频率响应分析:通过对信号调理电路的频率响应进行分析,可以了解电路在不同频率下的增益、相位等特性。
一般可以使用示波器、频谱分析仪等工具进行频率响应测试,在测试结果的基础上进行调整和改进。
2. 信号调理电路的幅度响应分析:根据输入信号的幅度和输出信号的幅度,可以分析信号调理电路的幅度响应特性。
通过对输入-输出曲线的绘制和观察,可以了解电路的增益、线性度等特性。
3. 信号调理电路的稳定性分析:通过对信号调理电路的稳定性进行分析,可以了解电路在不同工作条件下的响应情况。
可以通过改变输入信号的幅度、频率、温度等条件,观察电路输出的变化情况,判断电路的稳定性。
电路中的模拟信号处理方法与技巧随着科技的不断进步和应用的广泛推广,电路中的模拟信号处理方法与技巧扮演着越来越重要的角色。
在电路设计和信号处理领域,我们经常会遇到各种模拟信号,如音频信号、视频信号、温度信号等。
为了保证信号的传输和处理质量,我们需要运用一系列方法和技巧对这些模拟信号进行处理和优化。
本文将讨论一些常用的信号处理方法与技巧,旨在帮助读者更好地理解和应用模拟信号处理的原理和方法。
一. 滤波技术滤波是模拟信号处理中最常见的方法之一。
在电子设备和通信领域,滤波器用于去除不需要的频率成分或者增强所需的频率成分。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器用于通过低频信号而阻断高频信号,高通滤波器则是通过高频信号而抑制低频信号。
带通滤波器可以通过指定的频率范围而通过目标信号,带阻滤波器则是通过指定的频率范围而抑制目标信号。
二. 采样与保持技术当模拟信号需要转换为数字信号或者需要对信号进行时域分析时,采样与保持技术非常关键。
采样是指将连续模拟信号在一定时间间隔内取样的过程,保持则是指将被采样的信号保持在一段时间内。
通过采样与保持技术,我们可以获得模拟信号的离散表示,进而进行数字信号处理。
三. 放大与调节技术在电路中,信号放大是指增加模拟信号的幅度,调节则是指改变信号的幅度或频率。
放大和调节技术通常用于放大弱信号、调节信号幅度以及增加信号的动态范围。
常见的放大与调节电路包括运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)、反馈电路和放大器电路等。
四. 调制与解调技术调制和解调是指在模拟信号处理中改变信号的特征以进行传输和接收的过程。
调制是将低频信息信号载波,使之具有适合传输的频率特征,解调则是将调制后的信号恢复成原始信号。
调制与解调技术广泛应用于无线通信和电视广播等领域。
五. 信号处理芯片与算法除了上述的基本技巧和方法,现代电路中的模拟信号处理还涉及到信号处理芯片和算法的应用。
单片机系统中的模拟信号采集与处理方法随着科技的发展,单片机系统在各个领域得到了广泛应用。
在许多应用场景中,模拟信号的采集和处理是单片机系统的基础,因此如何有效地实现模拟信号的采集和处理是单片机系统设计的重要问题。
本文将介绍几种常见的模拟信号采集和处理方法。
一、模拟信号的采集方法1. 电压分压法电压分压法是一种常用的模拟信号采集方法。
它通过将待采集的模拟信号与一个已知电阻分压电路连接,将信号的幅值限定在单片机所能接受的范围内。
通过测量分压后的电压信号,可以对原始信号进行采集。
2. 电流转换法电流转换法是另一种常见的模拟信号采集方法。
对于输入电压信号,可以通过将电压转换成相应的电流信号,再将电流信号输入到单片机系统进行采集。
这种方法可以减小信号的幅值范围,提高系统的稳定性和精度。
3. 传感器信号采集法对于一些特定的应用场景,可以直接使用传感器来采集模拟信号。
传感器是可以将物理量转换为电信号的器件,例如温度传感器、压力传感器等。
采用传感器信号采集法可以简化系统设计,提高采集的准确性。
二、模拟信号的处理方法1. 模数转换在单片机系统中,模数转换是一种常见的模拟信号处理方法。
模数转换将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号,方便单片机进行处理和分析。
常见的模数转换器有ADC(Analog-to-Digital Converter)和DAC(Digital-to-Analog Converter)。
2. 滤波器滤波器用于对模拟信号进行滤波处理,去除噪声和不需要的频率成分,保留感兴趣的信号。
在单片机系统中,滤波器可以采用数字滤波器或模拟滤波器。
数字滤波器可以通过算法实现,模拟滤波器则需要借助于电路元件。
3. 增益控制在某些应用中,模拟信号的幅值可能会过小或过大,需要通过增益控制方法进行调整。
增益控制可以通过模拟电路或数字算法实现。
在单片机系统中,可以使用运算放大器来实现模拟信号的放大或衰减,也可以通过数值计算来实现信号的调整。
1 绪论脉搏人体血管的跳动,脉搏跳动的状况可以在一定程度上反映出人体的健康状况。
号脉是中医特有的传统诊疗方式,医生们通过号脉来诊断出病人的病情,但是传统的号脉方式主要是医生们通过经验来号脉,有一定的误差,如果诊断失误还可能会造成误判,从而导致病人的病情恶化。
随着科技的发展,通过仪器完全可以代替传统的方式,而且其更有判断依据,更加的可靠。
现在越来越多的医院,不论是大型的医院还是乡村医院都需要脉搏参数器。
该系统先采用传感器对人体的脉搏信号进行采集,然后将采集到的信号经过前置放大、模拟滤波、后后级放大电路进行处理,再经过A/D转换电路,最后单片机通过串口通信电路把信号送到PC机接口,最后显示信号。
这种实时显示对于医学中心血管监护方面具有重要的参考价值,它可以非常方便医生对病人的诊断,同时也可以使诊断更准确。
一般人体的脉搏信号的幅度一般都在0~10mV左右,而A/D转换器的输入范围为-5~+5V,所以模拟信号处理电路应该放大到-5~+5V。
通过仿真结果表明,脉搏信号频率范围为0.5~20Hz,并且最后通过主控电路,可以在PC机上实时显示采集波形信号。
12 整体电路设计本系统主要脉搏信号采集电路、脉搏前置放大、滤波、后级放大电路、AT89S51单片机、A/D转换模块、串口电路发送模块组成。
对微弱的脉搏信号进行采集必须选择合适的传感器,通过传感器采集的信号经过各处理电路的放大、滤波后,再经过A/D转换传给单片机通过串口通信输出到PC机,直接显示出来。
系统总原理框图如图2.1所示。
图2.1 系统总原理框图3 系统硬件电路设计3.1 脉搏传感器的选择脉搏传感器的选择对于整个采集系统的设计非常重要。
脉搏传感器的基本功能就是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电信号。
因此要求传感器具有一定的检测重复性和线性,可以重复使用,而且测得的数据具有一定的精度;其次在较大范围内数据具有一定的精度;同时,还需具有一定的灵敏度和稳定性。
模拟语音信号处理电路设计湖北民族学院信息工程学院电子线路课程设计实验报告实验名称:模拟语音信号处理电路设计姓名:霍敏学号:K030841410专业:电气工程及其自动化指导教师:易金桥实验时间:2010年10月一、设计任务与要求功能要求:设计一个模拟语音信号产生电路,信号频率可调,经滤波和功率放大处理后,最后采用扬声器输出,并设计一个直流稳压电源给整个电路供电。
系统框图如下。
技术指标:1.模拟语音信号发生器输出正弦信号,其频率调节范围为50Hz-15kHz,供电电压为5V,输出信号Vp-p=5V;2.滤波器的截止频率f H=3000Hz,f L=300Hz,阻带衰减速率为-40dB/10倍频程,供电电压±12V;3.功率放大器Vi=0.2V,RL=8Ω(即扬声器),Po≥2W,γ<3%,供电电压±12V,采用集成功放LM386设计。
4.直流稳压电源采用集成三端稳压器,输出电压为±12V,+5V,的Iomax=0.2A,,+5V的Iomax=0.5A;纹波电压△Vop-p≤5mV,稳压系数Sv≤5X10-3。
二、实验原理此电路由模拟语音信号产生电路、滤波器、功率放大电路、直流稳压电源组成。
在试验中由模拟语音信号产生电路产生频率为50HZ~15KHZ的正弦波,然后经过低通滤波器和高通滤波器、最后产生300Hz ~3000Hz的波形,由于要求带宽范围很广,采用一级二阶高通滤波器和一级低通滤波器相极级联的方法,获得所要的波段,滤波器的带宽有两个滤波器的截止频率锁决定。
最后经过功率放大器进行放大。
原理图三、设计方法与过程A、带通滤波器的设计由于要求带宽范围很广,采用一级二阶高通滤波器和一级低通滤波器相极级联的方法,获得所要的波段,这时滤波器的阻带衰减为-40dB/10,速率滤波器的带宽有两个滤波器的截止频率锁决定。
A(1)低通滤波器由图5.6.4(b)得f0=300hz时,C=0.068uF.对应参数K=5查设计表5.6.4得Av=1时,电容=0.00C,R1=4.422,R2=5.399,将上述电阻值乘于参数K=5,得R1=8.5K,R2=32.4K,C=2.5nfA(2)高通滤波器同理,由计算得高通滤波器的R1=5.62K,R2=11.3K,C=68nFB 、模拟语音信号产生电路此电路由555定时器产生方波信号,在经过积分电路变为正弦波。
电路分析与电子技术基础模拟信号处理电路(16)n模拟信号处理电路ü电子系统:能完成某些特定功能的整体性电路,内部包含了多个具有不同功能的电路模块。
ü例:智能型电子测控系统原理框图。
Ø模拟信号处理电路ü功能模块:传感器、模拟信号处理电路、模数转换器(A/D)与数模转换器(D/A)、控制电路、通讯接口等。
ü模拟信号处理:放大、滤波、线性...ü专用集成电路Ø模拟信号处理电路ü介绍常用的模拟信号处理功能电路。
v仪用放大器(16.2)v可编程增益放大器(16.3)v隔离放大器(16.4)v模拟乘法器(16.5)v有源滤波器(16.6)ü(实际)外部信号特征:强噪声/共模背景、微弱信号。
ü仪用放大器:高输入电阻、高增益、高共模抑制比和低输出电阻、低漂移、低噪声... 又称仪表放大器或数据放大器,是测量用放大器的一种。
ü典型电路v仪用放大器Ø仪用放大器ü若R 3=R 4(即第二级增益为1),则:ü差模增益:(只要调节R 1,即可方便地调整放大器的增益而并不影响电路的对称性)))(21(S1S212O v v R R v -+=12v 21R R A +=Ø仪用放大器(实用芯片例)v可编程增益放大器ü可编程增益放大器:放大倍数由程序控制的放大器。
又称程控增益放大器PGA (Programmable Gain Amplifier)。
ü应用:多通道、多参数的数据采集系统中;可实现自动控制增益或量程自动切换。
ü结构形式:单运放、多运放、仪用放大器型;控制形式:模拟式、数字式。
Ø可编程增益放大器(单运放型)ü适于对增益精度、传输速度等均要求不高的场合。
v i v ov oØ可编程增益放大器(多运放型)ü优势:模拟开关对放大器的增益精度和工作速度影响较小;缺陷:采用了多个放大单元,成本高,且调试困难。
v ov ivov iØ可编程增益放大器(仪用放大器型)ü具有仪用放大器的全面高性能指标;仅RG 采用外接方式,调试简便。
G21RR A+=Ø可编程增益放大器(实用芯片例)ü双通道、可编程增益(1 ~ 128),SPI 接口。
ü适于便携式、远程、自动控制等。
ü隔离放大器:输入、输出之间没有直接电气关联ü结构框图电路符号:ü特点/优势:采用两套独立的供电系统,信号在传输过程中没有公共的接地端;减少噪声,共模抑制能力高;有效保护后续电路不受前端高共模电压的损坏。
ü应用:电力电子电路中用于主回路与控制回路的隔离(如电机控制系统中);测量环境中含有较多干扰和噪声的场合;生物医学中与人体测量有关的设备(如生物电信号,保证人体安全)。
v 隔离放大器Ø隔离放大器(变压器耦合)ü这一特性,实现对低频信号的隔离。
ü采用载波调制/解调技术,隔离效果主要取决于变压器匝间的分布电容的大小。
具有较高的隔离性能和线性度,共模抑制能力和噪声性能也相对较好,但带宽较低(一般1kHz 以下)。
v ioØ隔离放大器(光电耦合)ü利用光电耦合器件或光纤传递信号。
ü工作频率主要受光电晶体管集基之间结电容的限制,理论上限可达100kHz ;而光电二极管的工作频率可达1MHz 。
Ø隔离放大器(光电耦合—数字信号传输)计算机输出的控制信号+V +V V OV IØ隔离放大器(光电耦合—模拟信号传输)v iv o2i o1R I =24i o R R v v A v ==Þ4o o2R v I =Ø隔离放大器(实用芯片例)üISO212 :隔离电压大于2000V ,隔离模抑制比大于100dB 。
Ø隔离放大器(实用芯片例)Ø隔离放大器(实用芯片例)ü6N137:单通道、高速光电耦合器,内部包括一个发光二极管和由光敏二极管、高增益线性运放及OC 结构三级管构成的集成检测器,隔离电压近1000V,转换速率可达10MBit/s,压摆率为10kV/μs。
Ø隔离放大器(实用芯片例)üTLP521系列:单/双/四通道的低速光电耦合器;使用方式与6N137 基本类似,隔离电压可达2500V,只是转换速率相对偏低,一般适用于几百kHz 以下的信号传输。
ü是一种通用性很强的非线性电子器件。
ü主要功能:实现两个模拟信号的相乘运算。
可方便地实现乘、除、乘方和开方等运算,还可以组成自动增益控制、调制、解调、鉴频、倍频等功能组件;目前有多种类型高性能的单片器件和组件。
ü通常具有两个输入端和一个输出端。
电路符号:输出特征方程:v 模拟乘法器y x o v Kv v =x y×zv xv yv oØ模拟乘法器(实现方式)ü对数/反对数型模拟乘法器ü其它方式:可变跨导型、时分割型、霍尔效应型...x yØ模拟乘法器(对数/反对数型实用电路)v ov xv yØ模拟乘法器(主要参数)ü线性误差:实测输出电压与理论计算电压之间的最大偏差。
x 方向误差(v y 满幅输入时):y 方向误差(v x 满幅输入时):表示:当一个输入量为最大值时,另一个输入量所产生的误差。
ü馈通误差:当一个输入量为0 时,另一个输入量所产生的误差。
ü平方误差:zmaxy x z x ||v v v K v -=d zmaxy x z y ||v v v K v -=d zmax2x z ||u v K v -=dØ模拟乘法器(乘方、立方)2x o )(v K v =x y×zx y×zv xv oxy×zv xv o3x 2o )(v K v =Ø模拟乘法器(除法)2z 1x R v R v -=yx y x12o 1v v K v v R R K v ×¢=××-=v xv ooy z v v K v =v xv oØ模拟乘法器(平方根)x x 12o )(1v K v R R K v -×¢=-××=yx y x12o 1v v K v v R R K v ×¢=××-=Ø模拟乘法器(均方根)2xo1v v =v xodtv Tv ò=T 02x o21dtv Tv ò=T 02x o 1Ø模拟乘法器(压控增益)yx o v Kv v =x y×zv x V Yv ox Y )(v KV =xY v A =v ov xØ模拟乘法器(倍频)ωtV v cos xm x =定义)2cos 1(212xm 2xo1t V K Kv v w +==tK t V K v w w 2cos 2cos 212xm o ¢==ü滤波器:让指定频段的信号通过,而抑制其它频段的信号(或使其急剧衰减);本质上是一种选频电路。
ü无源滤波器:早期的,由R 、L 和C 组成的模拟滤波器;有源滤波器:采用集成运放和RC 网络为主体;单片集成有源滤波器、开关电容滤波器、数字滤波器...v有源滤波器Ø有源滤波器ü通带:能够通过(或在一定范围内衰减)的信号频率范围;阻带:被抑制(或急剧衰减)的信号频率范围。
过渡带、截止频率;ü分类(以频段区分)低通滤波器(LPF )高通滤波器(HPF )带通滤波器(BPF )带阻滤波器(BEF )Ø有源滤波器(一阶低通)ü主要技术指标:通带增益A v 、截止频率f p 。
ü右图所示有源一阶低通滤波器。
ü通带增益A 0= 1 (低频时,电容C 可视增益的频率特性:根据定义,当f = f p 时,所以,截止频率ü滤波效果不是很好(波特图)。
v ov iRC f f fjA A vπ211c c0=+=,其中&2||0A A v=&RC f f π21c p ==Ø有源滤波器(二阶低通)ü主要技术指标:通带增益A v 、截止频率f。
ü右图所示有源二阶低通滤波器。
ü通带增益(低频时,电容增益的频率特性:根据定义,当f = f p 时,所以,截止频率,c2c 03])(1[f fj f f A A v+-=&2||0A A v =&RC f f π237.037.0c p =»ov iaf01R R A +=RCf π21c =其中Ø有源滤波器(二阶低通)ü右图所示有源二阶低通滤波器。
ü通带增益截止频率ü滤波效果相对较好,但通带有衰减,且阻带RCf π237.0p »oaf01R R A +=Ø有源滤波器(二阶单一正反馈型低通)ü主要技术指标:通带增益、截止频率f 。
ü右图所示有源二阶单一由于C 1的反馈信号是电路在f c 附近的增益不衰减当频率远离f c 时,正反馈ü增益的频率特性ü选择合适的Q 值,可以使电路的幅频特性接近理缺陷:同时存在容易产生自激振荡。
c02c 0)3(])(1[f f A j f f A A v-+-=&v oØ开关电容滤波器ü开关电容滤波器:由MOS 电容、模拟开关和运放组成的开关电容网络,以及由此网络构成的电阻、反相/同相积分器;可以对模拟量的离散值直接进行处理(无需模数转换器)。
ü基本结构:电路两个节点间接有带高速开关的电容器。
(在开关的作用下,其效果相当于两个节点间连接的电阻)并联型串联型Ø开关电容滤波器ü并联型:开关S 接向1:C被vI 充电;开关S 接向2:C对vO放电;C的电荷变化量:C(vI -vO)。
ü串联型:开关S 接向1:C被短路;开关S 接向2:C 储存电荷;C的电荷变化量:C(vI -vO)。
Ø开关电容滤波器ü并联型/串联型:C 的电荷变化量:C (v I -v O )。
ü假定开关的频率f C 很高,则电容C 的充放电可认为是连续的,其电流也为连续,即平均电流为:ü等效电阻:ü优势:可以用非常小的开关电容等效出很大的电阻(利于集成电路制作);通过改变时钟转换周期T C ,即可改变等效电阻的阻值。