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1、第十四章 检测信号的加工调理,第十四章 检测信号的加工调理,第一节 检测信号的放大 第二节 滤 波 第三节 非线性校正 第四节 信 号 变 换,第一节 检测信号的放大,一、 测量放大器 二、可编程增益放大器(PGA) 三、 隔离放大器,一、 测量放大器,(一) 测量放大器结构及原理 (二) 单片测量放大器,(一) 测量放大器结构及原理,图14-1 测量放大器结构,(二) 单片测量放大器,1. AD521/AD522测量放大器 2. AD620测量放大器,1. AD521/AD522测量放大器,图14-2 AD521典型接线图,1. AD521/AD522测量放大器,图14-3 偏置电路回路接线
2、图 a)电容耦合方式 b)变压器耦合方式 c)热电偶直接耦合方式,1. AD521/AD522测量放大器,图14-4 AD522典型应用电路,2. AD620测量放大器,图14-5 AD620引脚及典型应用电路 a)引脚图 b)应用电路,二、可编程增益放大器(PGA),(一) PGA的基本原理,(一) PGA的基本原理,1. AD526可编程增益放大器 2. LH0084可编程测量放大器,(一) PGA的基本原理,图14-6 程控增益放大器原理,1. AD526可编程增益放大器,图14-7 AD526的内部结构,1. AD526可编程增益放大器,表14-1 AD526控制功能表,2. LH00
3、84可编程测量放大器,图14-8 LH0084电路结构,2. LH0084可编程测量放大器,表14-2 LH0084增益配置表,三、 隔离放大器,1.AD289隔离放大器 2. IS0100隔离放大器,1.AD289隔离放大器,图14-9 AD289隔离放大器 a)框图 b)功能图,2. IS0100隔离放大器,图14-10 IS0100隔离放大器内部结构,第二节 滤 波,一、模拟滤波器 二、 数字滤波器,一、模拟滤波器,(一)模拟滤波器的分类 (二)模拟滤波器的传递函数 (三) 模拟有源滤波器,(一)模拟滤波器的分类,图14-11 理想化低通滤波器 幅频特性,(二)模拟滤波器的传递函数,1.
4、Butter 2. Chebyshev滤波器的传递函数 3.Besel滤波器的传递函数,1.Butter,表14-3 Butter worth多项式,1.Butter,图14-12 Butter worth滤波器幅频特性,2. Chebyshev滤波器的传递函数,图14-13 Chebyshev滤波器的幅频特性,2. Chebyshev滤波器的传递函数,表14-4 不同纹波的Chebyshev多项式,3.Besel滤波器的传递函数,表14-5 Besel多项式,(三) 模拟有源滤波器,1. 有限增益低通滤波器 2. 反馈式超低频低通滤波器 3. 有限增益高通滤波器 4. 无限增益高通滤波器 5
5、. 开关电容滤波器,1. 有限增益低通滤波器,图14-14 二阶压控电压源低通滤波器,2. 反馈式超低频低通滤波器,图14-15 反馈式超低频低通滤波器,3. 有限增益高通滤波器,图14-16 二阶有限增益 高通滤波器,4. 无限增益高通滤波器,图14-17 无限增益高通滤波器,5. 开关电容滤波器,图14-18 开关电容网络,图14-19 开关、的时序,5. 开关电容滤波器,图14-20 RC滤波器及等效开关电容滤波器 a) RC滤波器 b) 等效开关电容滤波器,5. 开关电容滤波器,表14-6 LMF40引脚功能,5. 开关电容滤波器,表14-6 LMF40引脚功能,5. 开关电容滤波器,
6、图14-21 LMF40的结构,5. 开关电容滤波器,图14-22 LMF40的应用电路 a)双电源工作电路 b)单电源工作电路,5. 开关电容滤波器,图14-23 RC时钟振荡器,二、 数字滤波器,图14-24 连续时间信号数字滤波技术实现框图,第三节 非线性校正,一、 模拟校正法 二、数字校正法,一、 模拟校正法,(一)校正环节的工作原理 (二) 校正环节的实现,(一)校正环节的工作原理,1. 开环校正 2. 闭环校正,1. 开环校正,图14-25 开环校正检测系统框图,1. 开环校正,图14-26 用图解法求非线性系统 开环校正特性,2. 闭环校正,图14-27 闭环校正系统框图,2.
7、闭环校正,图14-28 用图解法求闭环校正特性,(二) 校正环节的实现,图14-29 折线逼近式非线性函数放大器 a)电路原理图 b)传输特性曲线,(二) 校正环节的实现,表14-7 热电偶非线性校正电路函数的近似表达式,(二) 校正环节的实现,图14-30 AD538的内部电路,(二) 校正环节的实现,图14-31 采用AD538实现非线性校正的应用电路,二、数字校正法,1. 线性插值原理 2.线性插值的微机实现,1. 线性插值原理,2.线性插值的微机实现,1)将非线性校正环节的特性曲线进行分段，记下分段节点(ui，yi)(i=1，2，3，)，并将它们排列成表格，顺序存入内存。 等距分段法。
8、沿u轴等间距分段。这种方法的主要优点是使式(14-53)中的(uiui1)为常数，因而计算简单，速度较快，但当曲线的斜率变化较大时，将会产生较大的插值误差。要想减小误差，就必须把分段数增加，这样势必占用更多的内存，计算时间也较长。 非等距分段法。该方法是根据曲线的斜率变化的大小进行分段。斜率变化大的地方，节点之间的间距取小一些，节点取得较密；斜率变化小的地方，节点之间的间距取大一些，节点取得较稀。这种方法适用于斜率变化大的曲线。与等距法相比，非等距法比较麻烦。 2)通过查表逐点比较，判断输入信号u所在的区间，设u落在(ui，ui1)区间。 3)从表格中取出节点(ui，yi)和(ui1，yi1)
9、，同时代入式(14-53)所示的插值公式中，计算得到输出值y。,2.线性插值的微机实现,图14-32 分段线性插值法,图14-33 线性插值法计算流程,第四节 信 号 变 换,一、 010mA V/I变换器 二、420mA V/I变换器 三、V/I变换器集成器件,一、 010mA V/I变换器,图14-34 010mA的V/I变换电路,二、420mA V/I变换器,图14-35 420mA的V/I变换电路,三、V/I变换器集成器件,1) 可用单电源和双电源供电。 2) 具有两种高精度的参考电压，分别为2V和10V。 3) 输入电压信号可分别在02V或010V范围内选择。 4) 配有缓冲放大器，输入阻抗高，可达5M。 5) 可作为D/A转换器的输出级，与D/A转换器组成电流输出型DAC，便于信号的远距离传送。 6) 输出阻抗高，为40 M，具有十分理想的恒流特性。 7) 非线性误差小，仅为0.002%。 8) 具有输出断路报警功能。 9) 输出电流范围可调，除420mA标准以外，还可实现010mA等其他电流输出。,三、V/I变换器集成器件,表14-8 XTR110管脚编程和范围选择,三、V/I变换器集成器件,图14-36 XTR110典型应用电路,表14-9 AD694引脚名称和功能,图14-37 AD694引脚及内部电路框图 a)引脚图 b)内部电路框图,
