信号调理一般用于传感器检测信号的处理过程。需要调理的原因很多,比如:一、传感器信号本身比较微弱,西药进行放大增强;二、信号的电压范围不符合后续模块的电压输入要求;三、需要得到较为干净的信号,需要对信号以外的噪声进行滤除。
一、电平调整电路
采用运放设计的有源电压调整电路较为常见;这种电路不仅实现了电压的调整,而且满足了阻抗匹配的要求。此外,需要注意的是有源电路的输出电压范围,避免出现“削波”的现象。同样,放大电路的带宽也是有限的;例如某运放的增益带宽积为30Mhz,用于增益100倍的放大电路中,该电路的带宽将会不超过30Khz(30Khz
X 100 =
30Mhz)。放大电路另外一个需要注意的是噪声。需要特别强调的是,运放本身就会产生噪声,因此,运放的选型就变得尤为重要,需要根据不同的电路需要对运放的相关特性(失调电压、失调电流、偏置电压、共模抑制比、带宽等等)进行关注。
二、线性化
在测控系统中,有些传感器的输出特性也许并非线性的,需要进行一定的处理得到一个线性化的结果。线性化的处理方法可以分为两种:无源线性化和有源线性化。
在无源线性化中,可以采用的方法有:用固定参数的元件与敏感器件并联或者串联;避开非线性区,直接采用线性区进行测量。
三、信号变换
1、电压-电流转换
1)、浮地负载电压-电流转换电路
将负载接到放大器的反馈电路中,这是最简单的电压-电流转换电路。
图中的公式得到了电流值。需要注意的是根据不同的电路对阻抗的要求选用以上电路。
2)接地负载电压-电流变换电路
3)差动式电压-电流变换电路
此种电路使得负载中的电流与两个输入电压之差成正比。
2、电流-电压转换电路
略
3、滤波器
低通滤波器是用来通过低频信号,抑制或者衰减高频信号的;高通滤波器是用来通过高频信号,抑制或者衰减低频信号的。带通滤波器是允许通过某一频段的信号。
滤波器的主要参数有:
1)谐振频率与截止频率
一个没有衰减损耗的滤波器,谐振频率是自身的固有频率。截止频率一般指频率特性下降3dB对应的频率。
2)通带增益
选通的频率中,滤波器的电压放大倍数。
3)频率带宽
对低通和带通滤波器而言,频带宽度是指频率特性的通带增益下降3dB的频率范围。