电气与电子测量技术——模拟调理电路和测量系统教学文案.ppt

测量系统的调理电路本节主要内容通用运算放大器仪表放大器程控、隔离放大器数字化电气测量系统构成运算放大器高速放大器（大于等于50MHz）(164)精密放大器(510)低功耗(117)低输入偏置电流/FET输入(31)低噪声(45)宽带(135)低偏移电压(99)高电压(4)(连接至信号电缆屏蔽层作用：提高交流信号共模抑制比（ACCMR）集成差分放大器AD8200系列集成仪表放大器的共模抑制比CMRR虽然很高，但允许输入的共模电压范围却受正负电源电压的范围限制在有些应用中，前置放大器的共模输入电压范围远远超出电源电压范围，集成差分放大器在集成仪表放大器的前级增加一个专门抑制高共模输入的差分放大级ADI的AD8200系列在单+5V供电时允许的共模电压范围为-8V+28V，其内部结构如图所示A1与两侧的分压电阻配合，可以扩展输入共模电压的范围程控、隔离放大器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。

隔离运算放大器n隔离运算放大器是指输入、输出不共地，目的是保证输入、输出更好的隔离n常用的隔离放大器主要有电磁（变压器）耦合和光电耦合两种形式作用：（1）抗干扰（干扰信号过不去）；（2）安全考虑，对测量人员和测量仪器有益隔离运算放大器AD202/204、AD284、AD289、BGF01等集成隔离运放的特点是三端口隔离，能抗高的共模电压（1500V），高共模抑制比，高输入阻抗，高精度，低漂移和低噪声等，广泛用于数字采集系统、医疗仪器、计算机及其他电子设备提供隔离保护隔离放大器AD202内部结构图典型集成隔离放大器产品数字化数据采集系统nA/D转换器的作用将模拟电压量转换为数字量的器件nA/D转换器的主要技术指标（1）分辨力：指能够引起A/D转换器变化一个字的输入量的变化量对于n位A/D转换器中，其分辨力为 1/(2n-1)，约等于 1/(2n) ，或直接称为n位分辨力分度值）（2) 转换精度 ：主要表现为量化误差，为分辨力数值的一半（3）转换时间：指完成一次A/D转换所需的时间，决定最高采样频率5）参考电压（基准电压）（6）其它参数（输入电阻、温度系数，共模抑制比等）A/D转换器n采样保持器的作用（1）保证A/D转换器在模数转换期间输入电压信号是稳定不变的；（2）S/H是以“快采慢测”的方法实现对快速变化信号进行测量的有效手段。

采样保持电路(S/H)采样保持器的结构 采样保持电路通常由保持电容器，输入输出缓冲放大器，逻辑输入控制的开关电路等组成 对低频信号（直流信号）不需要S/H采样期间：开关闭合，模拟输入信号向保持电容充电， A2的输出电压跟随输入信号的变化保持期间：开关断开，电容器上的电压可维持不变， A2的输出电压送至A/D转换器进行模数转换多通道数据采集系统的几种结构形式 每个通道都有各自独自的采样保持器与A/D转换器，这种结构形式可以对各通道输入信号进行同步、高速数据采集多通道A/D转换 各通道有各自独立的采样保持器，但公用一个A/D转换器通过多路开关分，对各路信号分时进行A/D转换能够实现多路信号的同步采集，但采集速度稍慢 多通道共享A/D转换器 多通道数据采集系统的几种结构形式 各通道公用一个采样保持器和A/D转换器工作时，通过多路开关将各路信号分时切换，输入到公用的采样保持器中，实现多路信号的分时采集，而非同步采集并且采集速度最慢优点是节省硬件成本，适于对采集速度要求不高的应用场合多通道共享采样保持器与A/D转换器 多通道数据采集系统的几种结构形式本章小结调理电路通用运算放大器结构特点测量（仪表）放大器特性分析高精度集成运放，程控放大器、隔离放大器、乘法器及其应用电气测量中的共模信号的产生及其危害。