上海交通大学：《检测技术基础 Fundamentals of Test & Measurement Technology》课程教学资源_检测技术B_5.1信号调理电路

第五章检测电路设计 ·由传感器将被测量转换成的量（一般为电 量)，往往较微弱并混杂了噪声，常常不能 满足直接输出的要求。因而需进一步变换、 处理和分析加工，以使特性得到进一步改善。 信号变换就是通过对信号进行转换、放大、 解调、AD变换及干扰抑制等各种变换得到 所希望的输出的处理过程

第五章 检测电路设计 •由传感器将被测量转换成的量 (一般为电 量 )，往往较微弱并混杂了噪声，常常不能 满足直接输出的要求。因而需进一步变换、 处理和分析加工，以使特性得到进一步改善。 •信号变换就是通过对信号进行转换、放大、 解调、A/D变换及干扰抑制等各种变换得到 所希望的输出的处理过程

5.1信号调理电路 5.1.1放大电路 ·传感器输出的电压或电流较小：mV、 μV;mA、μA 常采用集成运放构成的放大器将其放大 或变换到伏级电压输出

5.1信号调理电路 5.1.1 放大电路 • 传感器输出的电压或电流较小：mV、 μV；mA、μA • 常采用集成运放构成的放大器将其放大 或变换到伏级电压输出

1、信号源及其等效电路 传感器的因变量为电参数时，其等效电路可 归结为三种形式： Rs us (a)电压源等效电路 (b)电流源等效电路 如热电偶 如光电二极管

传感器的因变量为电参数时，其等效电路可 归结为三种形式： 如热电偶 如光电二极管 1、信号源及其等效电路

Rs2 在电压源时往往使用： 输出端： us Us(或用Uo):差模电压 (常模电压) uc Uc:共模电压-无用信号 21222 (©)存在共模电压时的电压源等效电路

在电压源时往往使用： U C：共模电压 -无用信号 U S (或用 U D) ：差模电压 （常模电压） 输出端：

共模抑制比 Common mode repression ratio) 在一些测量场合Uc>UD,要求放大电 路有极大的差模放大倍数A和极小的共 模放大倍数Ac,即有极大的共模抑制比 CMRR=201g (Ap/Ac) ·心电信号，差模几mv,共模十几~几十v ·高温电炉测温热电偶，存在电源漏电 在采用差分原理的电感、电容和电阻式 传感器其输出等效电路也是如此

共模抑制比 （Common mode repression ratio) • 在一些测量场合 UC >> UD ，要求放大电 路有极大的差模放大倍数AD和极小的共 模放大倍数AC，即有极大的共模抑制比 CMRR = 20lg（ AD / AC） • 心电信号，差模几mv，共模十几~几十v • 高温电炉测温热电偶，存在电源漏电 • 在采用差分原理的电感、电容和电阻式 传感器其输出等效电路也是如此

2、集成运算放大器Operation Amplifier 411 uo 1 up u12 (a) (b) 内部有差分放大电路 差模或差分输入信号：UD=U11·U2 共模输入信号：U1c=(U11+U12)/2 输出为：Uo 参考点为信号地 线性放大状态时：U11≈U12i≈0 0

内部有差分 放大电路 差模或差分输入信号： UID = UI1 - UI2 共模输入信号： UIC = （ UI1 + UI2 ）/2 输出为： U O 参考点为信号地 线性放大状态时： UI1 ≈ UI2 i- ≈ 0 i+ ≈ 0 2、集成运算放大器Operation Amplifier

3、比例放大电路 F R Rs A 储0 s (a)同相比例放大

3、比例放大电路 1 2 1 U R A R = +

3、比例放大电路（续） A + uo (心)反相比例放大 R

1 f U R A R = − 3、比例放大电路（续）

3、比例放大电路（续）立。。R U≈0 A+ 0 ∴is≈i1≈io =-Uo/Ri (c)电流电压变换放大 uo =-Rris

O fS u Ri = − Ui ≈0 iR1 ≈0 ∴ i S ≈ iI ≈ i o = － U o/Rf 3、比例放大电路（续）

3、比例放大电路（续） 4s/2 +41 w_ + us s/2 R2 + (d差分放大 只放大差模信号Us 是，发( 共模输入Uc被抑制 掉了

3、比例 放大电路（续） 1 1 2 1 2 2 ( ) O S R R u uu u R R = −= 只放大差模信号US 共模输入UC被抑制 掉了 ( -US )