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1、5.6 放大与滤波 5.6.1信号的放大与转换 5.5.2滤波 5.6.1信号的放大与转换 根据被测对象的特性，对测试系统中的放大器有 一些特殊的要求： 1、精度高，线性度好； 2、高输入阻抗； 3、低漂移； 4、抗干扰能力强。 下面介绍几种常用的放大器。 1. 测量放大器 ui1 ui2 R1 RP R2 R3 R4R6 uo R5 - + A2 - + A3 - + A1 ui1 ui2 uo1 uo2 测量放大器是一种两极串联放大器，前级由两个同相放大 器组成，对称结构，抑制共模干扰；后级是差动放大器， 切断共模干扰。 其特点是：高线性度、高的共模抑制比与低噪声、高输入 阻抗。 ui1
2、ui2 R 1 RP R 2 R3 R4R 6 uo R5 - + A 2 - + A 3 - + A 1 ui1 ui2 uo1 uo2 2.程控放大器 多档程控放大器，通过两位程控信号C1和C2来控制模拟开关来切换反馈电阻Rf ，可实现四个档的闭环增益值Rf0/R、Rf1/R、Rf2/R和Rf3/R。 特点：电路简单、容易实现，闭环增益取决于接入的反馈电阻阻值。 可编程增益放大器的增 益可通过数字逻辑电路 来控制。 测量放大 器 3. 隔离放大器 由输入放大器、输出放大器和隔离器等组成。变压器耦 合是将电信号转换成磁信号进行传输，实现电磁电的转 换，但体积较大；而光电耦合是将电信号转换成光
3、信号进行 传输，实现电光电的转换，具有体积小、使用寿命长、 工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电 气上完全隔离等特点，应用非常广泛。 由于光电耦合器件具有非线性电流传输的特性，如果直 接用于模拟量的传输，则线性度和精度都很差，故采用两个 特性完全对称的光电耦合器进行耦合，可实现非线性补偿。 两个特性完全对称的光电耦合器，一路反馈到输入放大 器A1，一路耦合到输出放大器A2，可实现非线性补偿。由于 输入放大器与输出放大器之间不能有任何电的联系，所以不 能共用电源，也不能共地。 （1）线性光电耦合放大器 （3）. AD277变压器耦合隔离放大器 A1差动输入，浮置电源供电；A2增益
4、可调。A1A2变压器耦合。 隔离 电源 振荡器 调制器 输入屏蔽 解调器 输出屏蔽 2 6 8 7 3 4 1 9 5 15V 15V 13 12 10 16 U 14 11 15 U - + A1 - + A2 5.6.2 滤波 1. 滤波器的功能：选择频率的作用。提取(通过)有用 的测量信号，滤除(抑制掉)噪声和无用信号。 表面粗糙度测量(滤掉工件的表面形状误差) 工件表面轮廓： 测量信号波形： 粗糙度波形： 带通 O A() 带阻 O A() 低通 O A() 高通 O A() 2. 滤波器的分类(按功能分) （1）特征频率 通带截频：fp为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号 增益下降
5、到一个人为规定的下限。 阻带截频：fr为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号 衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。 转折频率：fc为信号功率衰减到1/2(3dB)时的频率，通常 以fc作为通带的截止频率，即fp = fc 。 固有频率：f0为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复 杂电路往往有多个固有频率。 3. 滤波器的主要特性指标 （2）增益与衰耗 滤波器在通带内的增益并非常数。 对低通滤波器通带增益Kp一般指f=0时的增益；高通指 f时的增益；带通则指中心频率f0处的增益。 对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒 数，即衰耗=1/ Kp 。 通带增益变化量Kp指通带内各点增
6、益的最大变化量， 若Kp以dB为单位，则指增益dB值的变化量。 （3）阻尼系数与品质因数 阻尼系数：是表征滤波器对频率为f0信号的阻尼作用， 是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。 品质因数Q ：阻尼系数的倒数称为品质因数，是评价带通 与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标。 f 带通或带阻滤波器的3dB带宽； f0 中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率相等。 RC滤波电路 1.一阶RC滤波电路 （1）一阶无源RC滤波电路 电路简单，性能较差，存在负载效应，只能构成低通 和高通滤波器。在调制与解调电路中，当载波频率信号 带宽时，解调后可滤去残余的高频载波。 （2）一阶有源RC滤波电路 在RC滤波电路 之后接入跟随器， 减小负载效应。
