传感器与信号调理电路.ppt

1、传感器与信号调理电路,（2学时）,训练目的,建立对测试系统的初步认识。 掌握一种常用的信号调理器件运算放大器。 了解常用信号调理电路的基本输入输出特性。,设备与器材,信号发生器 双踪示波器 自制电路板 各色导线若干,测量系统的构成,传感器：能感受规定的被测量，并按一定规律将其转换成可用信号的器件或装置； 信号调理电路：对传感器的输出信号施行一定预处理的装置，使信号适于显示或控制。,传感器,本质：将被测量从一种能量形式转换成另一种能量形式，并作为可用信号输出； 狭义的传感器：被测量电信号； 分类： 按输入端被测量分：力，温度，转速，位移等 按转换原理分：应变式，差动式等 按输出量分：模拟式，数字

2、式。,信号调理电路,传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和控制。 解决：利用信号调理电路，实现 信号放大 预滤波 整形 电流电压转换 频率电压转换等； 测量同一被测量：不同的测量方法不同的传感器及相应的信号调理电路。,信号调理 电路,实验室中测量系统的组成,现场 物理量,传感器,显示装置,控制装置,为系统各部分供电,产生标准信号 调试和维修时，模拟传感器的输出信号,测量并显示电路中不同点的信号,运算放大器,简称运放，是一种包含许多晶体管的集成电路，常用于信号调理； 具有高放大倍数，高输入电阻，低输出电阻 能完成加、减、乘、除、微积分等多种运

3、算而被称为运算放大器。当然应用范围远不止运算。,运算放大器,运算放大器有两个输入端： 同相输入端（Uo相位总与U+相同） 反相输入端（Uo相位总与U-相反） 一个输出端；,直流偏置电压,输入端,输出端,放大的含义： 输出是输入的若干倍,运算放大器的外特性,工作特性曲线,0,Ud,Uo,E+,E-,正向饱和,反向截止,线性放大区,运放的Ud-Uo特性曲线,Uo( E- , E+ ),-,Usat,-Usat,理想运算放大器,运算放大器的一种等效电路：,理想情况： 输入电阻ri无穷大 放大倍数A无穷大,理想运算放大器,在输入一侧考虑电压关系时：反相输入端与同相输入端的电压相等，称为“虚通”或“虚短

4、”； 在输入一侧考虑电流关系时：反相输入端与同相输入端之间的电流为零，称为“虚断”。,工作方式：单端输入与差动输入,单端输入方式 一端接输入信号（同相输入/反相输入），另一端接地（或通过电阻接地）,差动输入方式（双端输入） 输入信号U+和U-同时加在同相端和反相端上 UdU+U-,工作方式：开环方式与反馈方式,开环方式 输出端与输入端之间除地线外没有连接；,反馈方式（闭环方式） 有信号从输出端经过某种电路回到输入端，构成反馈回路。,反相放大器,UN=0 N点常称“虚地”点,虚断,虚短,i1=i2，uP=0,uP=uN=0,工作方式： 单端、反馈,同相放大器,虚断,虚短,i1=i2,ua=ui,

5、工作方式： 单端、反馈,电压跟随器,虚断,虚短,ua=ui,ua=uo,uo=ui,工作方式： 单端、反馈,差动放大器,请同学们自己推导,工作方式： 差动、反馈,运算放大器及其芯片,运算放大器的符号以及常见的运算放大器：,管脚起始,朝左,管脚序号逆时针方向增长！,训练内容1：反相放大器的测试,用OP07构成反相放大电路； 输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.4V、1.8V、2.5V； 双踪观察输入输出波形并记录； 计算放大倍数，并在波形上标示出现饱和现象的位置。,训练内容2：同相放大器的测试,用OP07构成同相放大电路； 输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.4V、1.8V、2.5V； 双踪观察输入输出波形并记录； 计算放大倍数，并在波形上标示出现饱和现象的位置。,训练内容3：电压跟随器的测试,用OP07构成电压跟随器电路； 输入信号ui：正弦波，f=2kHz，直流电平为0V，uip-p=0.5V； 双踪观察输入输出波形并记录；,训练电路板简介,提示,确认电路板上OP