【正文】 ? 信號處理既可以用模擬也可以用數(shù)字技術(shù)。 數(shù) / 模轉(zhuǎn) 換 器數(shù) 據(jù)分 析模 / 數(shù)轉(zhuǎn) 換 器系 統(tǒng)參 數(shù)SiSo數(shù)字濾波器原理框圖47 預(yù)處理濾波器和后處理濾波器 ? 預(yù)處理濾波和后處理濾波能改善系統(tǒng)的噪聲性能，尤其是抑制高頻噪聲。制約無源濾波器性能的主要因素是元件本身并非理想的 ?；?180176。 ? 此時帶寬相應(yīng)增加到 Beff=B/(1+Aβ) ?帶寬增益積是常數(shù) Aβ 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 01 00頻 率增 益1 011 021 031 041 051 061 07運算放大器的頻率響應(yīng)28 上升速率 ? 響應(yīng)速度是指運算放大器能響應(yīng)的輸入信號最大變化率。 22 實用運算放大器 ? 實際使用中，運算放大器會有誤差。圖中所示的電流 電壓轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能。 Ui=U1U2 ? 實際應(yīng)用中，運算放大器很少開環(huán)使用，大都要加上某種 反饋 電路，構(gòu)成一種輸入 輸出運算關(guān)系。在輸入端口內(nèi)，輸入端 1和輸入端 2之間存在的電阻稱為輸入電阻。 ? 理想運算放大器有兩個最重要的性質(zhì)，即輸入電阻值無窮大和開環(huán)放大倍數(shù)無窮大。 6 運算放大器的幾種基本應(yīng)用電路 ? 反相放大器 ? 差動放大器 ? 積分器 ? 電荷放大器 ? 電流 電壓轉(zhuǎn)換器 ? 對數(shù)放大器 ? 比較器 ? 施密特觸發(fā)器 ? 同相放大器 ? 微分器 ? 電壓 電流轉(zhuǎn)換器 7 反相放大器 ? 因為 ia≈0， Ua≈0， a點是虛地點，而且 i1=i2 ? 這種情況下這個放大器成為理想電壓源。設(shè)運算放大器反相輸入端的電流為零，有 is+ir=0 Uo=isR + Uc c Uc c+_RUiUoisir16 電壓 電流轉(zhuǎn)換器 ? 有時反過來需要把電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號。誤差的起因有： ?輸入失調(diào)電壓和偏置電流的變化； ?增益隨時間發(fā)生變化； ?帶寬和轉(zhuǎn)換速率（響應(yīng)速度）的限制等等。 ? 響應(yīng)速度的量綱為 V/s，平時更常用的是 V/μs，典型值為 。時，輸出信號最大，當(dāng) ωi為 90176。 ?有源模擬濾波器使用了運算放大器模擬“理想”元件，并且在濾波器輸入輸出端可以實現(xiàn)正確的阻抗匹配。 預(yù) 處 理 系 統(tǒng) 后 處 理輸 入 信 號輸 出 信 號AfOAfO(a) 結(jié)構(gòu)(b) 預(yù)處理濾波特性 (c) 后處理濾波特性48 數(shù)字信號的處理和分析 ? 數(shù)字信號處理是用微處理器的計算功能分析信號數(shù)據(jù)。 ? 有診斷能力的自檢和自校準(zhǔn)。 ?這種智能型敏感器件應(yīng)該具有以下部分或全部特點： ? 對溫度等外部環(huán)境因素和失調(diào)、漂移等內(nèi)部因素有補償功能。為了完全重現(xiàn)被采樣的連續(xù)信號，采樣頻率必須至少高于原信號中最高頻率分量的頻率兩倍，即 fs＞ 2fmax ATt46 數(shù)字濾波器的特性 ? 與許多比模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)特性近乎理想；無零漂，很容易用于低頻信號；無插入損失，能實現(xiàn)線性相頻特性，而且能做成自適應(yīng)濾波器。 ?無源濾波器簡單，無需外加電源。當(dāng) ωi為 0176。 ? 加負(fù)反饋后有效增益 Aeff減小到 Aeff=A/(1+Aβ) ?式中， A為運算放大器直流增益； β為反饋系數(shù)。只要施密特觸發(fā)器的vt+和 vt設(shè)置得合適，均能收到滿意的整形效果。 ? 放大器下限頻率為 ++ Uc cRf Uc cUiUoCCfh1= ( )2 ccf R C Cp1 f f1=2f R Cp 15 電流 電壓轉(zhuǎn)換器 ? 很多傳感器以電流方式輸出信號，往往需轉(zhuǎn)換成電壓信號。 ? 在雙端輸入（也稱為差動輸入）的情況下，輸入信號U1和 U2同時加在同相端 1和反相端 2上，它的輸入是同相輸入端電壓與反相輸入端電壓之差。 2 運算放大器基本電路 ? 理想運算放大器 如圖示 ? 輸入端 1是同相輸入端，輸入端 2是反相輸入端， 3是輸出端。 2－ 1＋ Ui= 0U2UoIi= 0 Uc c+ Uc cU133 理想運算放大器的特性 ? 因輸入電阻值無窮大，所以經(jīng)輸入端 1和輸入端 2的電流無窮小，進而輸入端 1和輸入端 2之間沒有電壓降。如果阻抗 Z1和 Z2都是純電阻，那么輸出信號對于輸入信號的相移為 180176。如果負(fù)載置于運算放大器的反饋環(huán)路中，則負(fù)載電流為 ? 在這種模式下工作時，必須精心選擇有足夠帶負(fù)載能力的運算放大器。 ? 使用斬波穩(wěn)零放大器和自動調(diào)零放大器等低漂移、高穩(wěn)定性的器件能夠減少上述影響。 ? 響應(yīng)速度與運算放大器全功率帶寬有關(guān)?；?2701