應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃

1、應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃本章內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排：本章內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排：直流放大電路直流放大電路 電壓增益電壓增益: :1) 1) 反相放大器反相放大器 1RRAFv 反饋電阻反饋電阻R RF F值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。R R1 1的的取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源U Ui i的內(nèi)阻。的內(nèi)阻。 2)2)同相放大器同相放大器 同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。 同相放大器也是最基同相放大

2、器也是最基本的電路本的電路 ，其閉環(huán)電壓，其閉環(huán)電壓增益增益AvAv為為: :11RRAFv交流放大電路交流放大電路 R R1 1一般取幾十千歐。耦合電容一般取幾十千歐。耦合電容C C1 1、C C3 3可根據(jù)交流可根據(jù)交流放大器的下限頻率放大器的下限頻率f L來確定。來確定。 )2/()103(31LLfRCC11RRAFv 若只需要放大交流信號(hào)，可采用圖示的集成若只需要放大交流信號(hào)，可采用圖示的集成運(yùn)放交流電壓同相放大器。其中電容運(yùn)放交流電壓同相放大器。其中電容C C1 1、C C2 2及及C C3 3為隔直電容。為隔直電容。 圖圖10.1 10.1 測(cè)量放大器結(jié)構(gòu)測(cè)量放大器結(jié)構(gòu)RgRg粗

3、調(diào)粗調(diào)放大倍數(shù)放大倍數(shù)RcRc微調(diào)微調(diào)放大倍數(shù)放大倍數(shù)10.1.110.1.1圖圖10.2 10.2 三運(yùn)算放大器構(gòu)成的測(cè)量放大器三運(yùn)算放大器構(gòu)成的測(cè)量放大器）（ 10.4 )(21 ()(212102010iiffUURRRRUURRU21iiidUUU設(shè)設(shè) , ,則輸出為則輸出為: :）（ 10.5 )21 (210idfURRRRU）（ 10.5 )21 (210idfURRRRU0iBAUUU021iiiUUU02o1ioUUU圖圖10.3 AD52110.3 AD521管腳及應(yīng)用電路管腳及應(yīng)用電路(10.6) 0gSiRRUUG在使用在使用AD521時(shí)，要特別注意為偏置電流提供回路時(shí)

4、，要特別注意為偏置電流提供回路。圖給出了傳感器與檢測(cè)電路幾種不同的耦合方式。圖給出了傳感器與檢測(cè)電路幾種不同的耦合方式下的接地方法下的接地方法: :圖圖10.4 AD52110.4 AD521輸入信號(hào)耦合方式輸入信號(hào)耦合方式圖圖10.5 10.5 程控測(cè)量放大器程控測(cè)量放大器10.1.210.1.2圖圖10.6 LH008410.6 LH0084原理圖原理圖)2()1(vVvGGG765432,RRRRRR表表10.1 LH008410.1 LH0084程控增益放大器程控增益放大器圖圖10.7 10.7 量程自動(dòng)切換程序框圖量程自動(dòng)切換程序框圖圖圖10.8 10.8 隔離放大器示意圖隔離放大器

5、示意圖10.1.310.1.310001OUTINGGGINGOUTG圖圖10.9 10.9 變壓器耦合隔離放大器變壓器耦合隔離放大器REF21I ,REFI21, AA圖圖10.10 10.10 隔離放大器隔離放大器ISO100ISO100內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖10.11 ISO10010.11 ISO100的基本接法的基本接法(10.8) ifoURRU10.2.1 10.2.1 濾波電路濾波電路濾波是測(cè)試系統(tǒng)排除干擾、抑制噪聲常用的方濾波是測(cè)試系統(tǒng)排除干擾、抑制噪聲常用的方法。通過濾波技術(shù)，能提高系統(tǒng)測(cè)量信噪比，提高法。通過濾波技術(shù)，能提高系統(tǒng)測(cè)量信噪比，提高系統(tǒng)測(cè)量精度。系統(tǒng)測(cè)量精度。濾

6、波技術(shù)分硬件濾波和軟件濾波。硬件濾波是濾波技術(shù)分硬件濾波和軟件濾波。硬件濾波是利用電路組成濾波器對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，抑制利用電路組成濾波器對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，抑制不需要頻率成分信號(hào)；軟件濾波是通過計(jì)算機(jī)程序不需要頻率成分信號(hào)；軟件濾波是通過計(jì)算機(jī)程序，采用某些算法對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，達(dá)到提高，采用某些算法對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，達(dá)到提高信噪比的目的。信噪比的目的。硬件濾波是一種選頻電路，能使給定頻率范圍硬件濾波是一種選頻電路，能使給定頻率范圍的信號(hào)幾乎無(wú)衰減通過，而對(duì)其它頻率的信號(hào)加以的信號(hào)幾乎無(wú)衰減通過，而對(duì)其它頻率的信號(hào)加以抑制。根據(jù)通過信號(hào)的頻率范圍的不同，濾波器可抑制。根據(jù)通過信號(hào)

7、的頻率范圍的不同，濾波器可分為：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶分為：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。阻濾波器。由、等元件構(gòu)成的濾波器稱為無(wú)源濾由、等元件構(gòu)成的濾波器稱為無(wú)源濾波器；由運(yùn)算放大器和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波器稱為波器；由運(yùn)算放大器和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波器稱為有源濾波器。有源濾波器。有源濾波器有較高的增益、輸出阻抗低、易于有源濾波器有較高的增益、輸出阻抗低、易于實(shí)現(xiàn)各種類型的高階濾波器。實(shí)現(xiàn)各種類型的高階濾波器。教材介紹的是有源濾波器。教材介紹的是有源濾波器。圖圖10.12 10.12 一階低通濾波器及其幅頻特性一階低通濾波器及其幅頻特性RCjUCjRCjUUii1111RC

8、jURRUif1)1 (10RCf210001ffjGUUGupiup11RRGfpu0f圖圖10.13 10.13 二階低通有源濾波器及其幅頻特性二階低通有源濾波器及其幅頻特性201)(311)1/(1)1/(1RCjRCjRCjUCjRCjRCjRCjUUiiRCjUCjRCjUU11110101fRRRUU11020)(31RCjRCjGUUGupiuRCf2100203)(1ffjffGGupupff 037.0ffp23)(1020ffjffpp圖圖10.14 10.14 簡(jiǎn)單的高通濾波器及其幅頻簡(jiǎn)單的高通濾波器及其幅頻upuGCRjCRjjUjUjG1)()()(10RCfL21圖

9、圖10.15 10.15 二階高通有源濾波器電路二階高通有源濾波器電路2)1(1)3(1)(CRjCRjGGjGupupu22)()3(1)()(CRjCRjGGCRjjGupupu圖圖10.16 10.16 采樣采樣保持電保持電路原理圖路原理圖10.2.2 10.2.2 采樣保持電路采樣保持電路圖圖10.17 10.17 采樣采樣- -保持電路波形圖保持電路波形圖圖同相型采樣圖同相型采樣保持電路保持電路圖圖10.19 10.19 反相型采樣保持電路反相型采樣保持電路10.2.3 10.2.3 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)1、目的、目的解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的

10、傳輸問題。輸問題。 先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃?，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃鞯妮敵鲂盘?hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。的輸出信號(hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。 例：交流電橋例：交流電橋VinVoR1R3R2R42 2、調(diào)制種類、調(diào)制種類調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)x(t)x(t)0 0t t載波信號(hào)載波信號(hào))2cos()(ftAtzz(t)z(t)0 0t ta) a) 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(AM)(AM)2cos()(*)(fttxAtyb) b) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)*)(2cos()(0ttxf

11、Atyc) c) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM(PM)(2cos()(0txftAty幅度調(diào)制幅度調(diào)制 調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測(cè)試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變測(cè)試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化化而變化)2cos()(*)(0fttxAty緩變信號(hào)緩變信號(hào)調(diào)調(diào)制制高頻信號(hào)高頻信號(hào)放放大大放大高放大高頻信號(hào)頻信號(hào)解解調(diào)調(diào)放大緩放大緩變信號(hào)變信號(hào)1、幅度調(diào)制與解調(diào)原理（時(shí)域波形分析）、幅度調(diào)制與解調(diào)原理（時(shí)域波形分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器濾波器濾波器z(t)x(t)解調(diào)解調(diào)二極管檢波

12、二極管檢波低通濾波低通濾波10.3.1 10.3.1 模模/ /數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器本節(jié)內(nèi)容不作具體轉(zhuǎn)換電路的分析，只介紹本節(jié)內(nèi)容不作具體轉(zhuǎn)換電路的分析，只介紹有轉(zhuǎn)換電路類型及功能。有轉(zhuǎn)換電路類型及功能。圖圖10.20 10.20 逐次比較型逐次比較型A/DA/D轉(zhuǎn)換框圖轉(zhuǎn)換框圖圖圖10.21 10.21 雙積分型雙積分型A/DA/D轉(zhuǎn)換器原理圖轉(zhuǎn)換器原理圖1001)()(TRCUdtUtUiTiRCTtUTRCUdtURCTRCUtUriTri)(1)(111101riUTTTU112cnf112TcfNTT21rniUNU12 雙積分型轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，一般大于雙積分型轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換

13、時(shí)間較長(zhǎng)，一般大于4050ms，但若采用高精度基準(zhǔn)參考電壓，可得到高精度轉(zhuǎn)換結(jié)果。但若采用高精度基準(zhǔn)參考電壓，可得到高精度轉(zhuǎn)換結(jié)果。iiREFREFREFREFREFREFlDRVDDDDRVRVDRVDRVDRVDiiiii22)2222(222223001122333302112033210301022iiinFREFDRRVVRn 12圖圖10.23 T10.23 T型電阻型電阻D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2/ )2*2*2*2*(00112233DDDDVVREFe)2*2*2*2*(23001122334DDDDRVIREFr)2*2*2*2*(20011223340DDDDVRIVRE

14、FFr圖圖10.24 V/ F10.24 V/ F轉(zhuǎn)換電路示意圖轉(zhuǎn)換電路示意圖 10.3.2 10.3.2 電壓電壓/ /頻率與頻率頻率與頻率/ /電壓轉(zhuǎn)換器電壓轉(zhuǎn)換器圖圖10.25 10.25 用用V/FV/F實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)A/DA/D轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)框圖圖圖10.26 F/V10.26 F/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路圖集成圖集成F / VF / V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 圖圖10.28 10.28 電壓電壓/ /電流轉(zhuǎn)換電路電流轉(zhuǎn)換電路 10.3.3 10.3.3 電壓電壓/ /電流轉(zhuǎn)換電流轉(zhuǎn)換LiRUiiIlL圖圖10.29 10.29 輸出接地的輸出接地的V /IV /I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路RRRRR43

15、2102,UUi1PUi34402343121120111URRRURRRRRURRuPi344023431URRRURRRup202PUU020120RUURUiPLP00RUii圖圖10.30 010V/420mAV/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 在檢測(cè)裝置中，測(cè)量的信息往往是以電壓或在檢測(cè)裝置中，測(cè)量的信息往往是以電壓或電流形式傳送的，由于檢測(cè)裝置內(nèi)部和外部因素電流形式傳送的，由于檢測(cè)裝置內(nèi)部和外部因素的影響，使信號(hào)在傳輸過程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，不可的影響，使信號(hào)在傳輸過程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，不可避免地要受到各種噪聲的干擾，而使信號(hào)產(chǎn)生不避免地要受到各種噪聲的干擾，而使信號(hào)產(chǎn)生不同程度的畸變，即為失真?？梢哉f

16、干擾噪聲是限同程度的畸變，即為失真?？梢哉f干擾噪聲是限制測(cè)試系統(tǒng)性能的決定因素。制測(cè)試系統(tǒng)性能的決定因素。常用抗干擾技術(shù)：隔離技術(shù)、濾波技術(shù)、軟件技術(shù)等。常用抗干擾技術(shù)：隔離技術(shù)、濾波技術(shù)、軟件技術(shù)等。自然干擾主要來源自然干擾主要來源: :閃電、雷擊、宇宙輻射、太陽(yáng)黑子活動(dòng)等。閃電、雷擊、宇宙輻射、太陽(yáng)黑子活動(dòng)等。 電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾：電磁場(chǎng)、電火花、電弧焊接、高頻加電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾：電磁場(chǎng)、電火花、電弧焊接、高頻加熱、可控硅整流等強(qiáng)電系統(tǒng)所造成的干擾。熱、可控硅整流等強(qiáng)電系統(tǒng)所造成的干擾。圖圖10.31 10.31 測(cè)量電路的電容性耦合測(cè)量電路的電容性耦合圖圖10.32 10.32 互感耦

17、互感耦合等效電路合等效電路UN圖10.2.3 共阻抗耦合等效電路InZcZLd) 共阻抗耦合共阻抗耦合EnUNZi圖10.2.4 漏電流耦合等效電路RC）電阻耦合）電阻耦合 為減小噪聲干擾，測(cè)試過程中采用一些抗干擾為減小噪聲干擾，測(cè)試過程中采用一些抗干擾技術(shù)是必要的，尤其對(duì)于微弱信號(hào)的傳感器信號(hào)和技術(shù)是必要的，尤其對(duì)于微弱信號(hào)的傳感器信號(hào)和具有寬帶的測(cè)量系統(tǒng)。具有寬帶的測(cè)量系統(tǒng)。(3) 共阻耦合共阻耦合、常見的抑制干擾的措施、常見的抑制干擾的措施 1 1）屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)（靜電屏蔽、電磁屏蔽、低頻磁靜電屏蔽、電磁屏蔽、低頻磁屏蔽、屏蔽、驅(qū)動(dòng)屏蔽驅(qū)動(dòng)屏蔽 等） 利用銅或鋁等低阻材料，或者用導(dǎo)磁性良好的鐵磁性材利用銅或鋁等低