信号转换电路精品PPT课件

优点：阈值可变 缺点：振零现象
VR
R1 R2
V
(二) 滞回比较电路（正反馈阈值） 两个阈值：
在反向输入单门限比较器的基础上引入了正反馈网络，组成了具有双门 限值的反向输入迟滞比较器。 门限电压的估算
门限电压的估算：
vN vI
vP
R1vO R1 R3
R3vR R1 R3
当vI
v
时输出为低电平
• 抑制干扰并提高信噪比
由于被采集信号比较微弱，容易受到干扰，因此采用信号调 理电路尽量抑制干扰和噪声。
• 滤波
去除被采集信号的高频噪声。
二 物理量变换电路
1. 电压-电流转换器
R1
RL
il＝iL
R1
R′
＋
il
∞
－
＋
＋ ＋
us － uo
∞
u－ －
＋
uo
＋
R2
us －
iL
RL
R3
(a)
(b)
图 8-19 电压-电流转换器 (a) 负载浮置； (b) 负载接地
VZ1
680 R1 1k
RT
UR
8.2 V
RW
10
2k
uo
RF R1 RT
UR
RF 150 k
∞ －＋ ＋
uo V 0～ 10V
5. 光电转换
(1) 硅光电二极管放大电路
RF
uo i RF
i
i
∞
－
VD
∑
＋
＋
uo
－E
图 8-23 硅光电二极管放大电路
(2) 光电耦合电路
RF
Rs Ii Us
光电耦合器件
五 峰值检波器
复 位 指 令u
O
t1
uo
t2
t3
t
O
t1
t2
t3
t
图 8-33 峰值检波器特性
(1) 单向峰值检波器
R1
VD1
C2
C1
∞
∞
－ A1 ＋
VD2
－
A2 ＋
R
＋
＋
＋
＋
ui －
＋ uc C
－
V
VD3
u
uo －
图 8-34 单向峰值检波器
(2) 峰-峰值检波器
正向峰值 检波器
ui
反相器
正向峰值 检波器
附加内容 信号调理电路
1 数据采集系统中信号调理电路作用 2 物理量变换电路 3 电压比较电路 4 相位计 5 峰值检波器 6 有源RC滤波器 7 电压频率转换电路
一 数据采集系统中信号调理电路作用
• 接口作用
信号调理电路首先要完成信号的电平和极性等的转换，以便 与A/D转换器所需要的电平极性匹配。其次要完成对信号 的放大。然后还有对信号进行极性转换。同时还有阻抗变 换的作用，以隔离后面的负载对信号源的影响。
（2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器 无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运 算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它 的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。
1 电压比较电路
(1) 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路
（b）求和比较电路（阈值可 变）
/ 0
(2) 一阶低通滤波器
＋
Rf
Ui
RP
－
CF dB
RF
20 lg| Af|
3 dB
∞
－
＋
＋
Uo
－
－ 20 dB / 十倍 频 程 0
10－ 2 10－ 1 100 10 102 / 0
(a)
Байду номын сангаас
(b)
图 8-37 (a) 电路； (b) 幅频特性
Af
(
j )
Uo( Ui (
j ) j )
ZF Rf
按理想运放分析，则流过RL的电流是
iL
i1
us R1
若负载RL的一端接地，则可用图 8-19(b)所示的电路。根据 图中符号写出
u
R' R1 R'
us
R1 R1 R'
uo
(利用线性叠加原理)
iL
u R2
uo u R3
uo R3
u
1 R3
1 R2
1
R3
R1(R2 R3) R2R3(R1 R'
T
t
图 8-27 比较器用于波形变换 (a) 电路； (b) 输入正弦波; (c) uo波形；(d) u′波形；(e) UL波形
四 相位计
可测量两个正弦波电压之间的相角。 只要把两个电压都转换成脉冲，可测出由两个正弦波转换成 的两个脉冲的间隔时间， 这个时间间隔与相位差成比例。 这种相位计能测量 0°到 360°的相角。
3. 压电转换
R＋ R
R
∞
－
R －
＋
＋
＋
uo
－
E
＋
R
图 8-21 压电转换电路
uo1
R
R R
(Ec
)
1
R R
Ec
再令只有同相侧输入时，输出电压为uo2，由于
u
Ec 2
, uo2
1
R
R R
Ec 2
uo=uo1+uo2， 求得
uo
E R 2R
4. 热电转换
－ 15 V 100
加法器
uo
图 8-35 峰-峰值检波器组成方框图
六 有源RC滤波器
1. 低通滤波器
2. (1) 基本特性
Af ( j )
Uo Ui
Af ( )e j ( )
dB
3 20 lg| Afm |
20 lg| Af |
b
3 dB
2
a
通带
阻带 1
0
10－ 3 10－ 2 10－ 1 100
10
图 8-36 低通滤波器的特性
(3) 二阶低通滤波器
Ic1
∞
－
LED
Ic
＋
uo
＋
R′ －E
图 8-24 光电耦合放大电路
三 电压比较电路
电压比较电路
比较器用通用运算放大器和专用集成比 较器的区别？
（1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低 于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带 宽积有关。因此，必须选用这两项指标都高的运算放 大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电 容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高 响应速度。
P
当vI vP时输出为高电平
所以v P 就是门限电压
进而可以求出上门限电压和下门限电压以及门限宽度
(三) 窗口比较电路
单方向多个阈值
2. 比较器的应用
ui (b) O
T
t
(1) 波形变换
uo
∞
－
uo
u′ VD uL
(c) O
t
＋
ui
＋
C
R
RL
u′
(a)
(d) O
t
i=-CduC/dt
uL
(e) O
)
uo
R' (R2 R3) R2R3(R1 R'
)
us
若要求iL与uo无关，则需要满足R3/R2=R′/R1，这样，负载上
流过的电流是
iL
us R2
可见，负载电流与输入电压成正比。
2. 电流-电压转换器
C
RF
is Rs
∞ －
＋ ＋
RP ＝Rs∥RF
uo
Uo=iSRf
图 8-20 电流-电压转换器
1
jCF
RF
1
jCF
RF
1 Rf
RF / Rf
1 j( /0 )
式中，ω0=1/RFCF或f0=1/2πRFCF。f0是滤波器的截止频率。 幅频特性和相频特性分别为
Af ( ) Af ( j )
RF / RF
2
1
0
f
( )
arctan
0
Af
2
1
0
一阶低通滤波器的优点是电路简单，只需一个电容器。缺 点是幅频特性偏离理想特性甚远，阻带区衰减太慢，衰减斜率 仅为-20dB/十倍频程。