模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。 比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。 一般情况下，运算放大器在开环状态下工作也可用来比较两个模拟信号，但运算放大器电路在设计时，重点考虑的是输入与输出之间的线性放大特性以及稳定性等重要指标，其响应时间一般较长。 为了解决响应时间和电平匹配问题，电压比较器被设计成专用的电路，并出现了各种集成比较器。 模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。 比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。 一般情况下，运算放大器在开环状态下工作也可用来比较两个模拟信号，但运算放大器电路在设计时，重点考虑的是输入与输出之间的线性放大特性以及稳定性等重要指标，其响应时间一般较长。 为了解决响应时间和电平匹配问题，电压比较器被设计成专用的电路，并出现了各种集成比较器。 数字化自动检测系统      f/V 转换电器    *  机 电 一 体 化 技 术 第二十三讲   传感器与微机接口电路             放大与滤波 多路模拟开关 采样保持电路 模/数转换器 电压比较器  机电一体化技术 检测与传感器 信号处理电路 R  －   ＋ ∞  ＋  R  uI   UR uO +UOM －UOM uI uO O UR     电压比较器 R  －   ＋ ∞  ＋  R  uI   UR uI uO O UR －UOM +UOM  机电一体化技术 检测与传感器 信号处理电路     电压比较器  机电一体化技术 检测与传感器     信号处理电路   过零比较器    当UR =0 时，称为零电压比较器 R  －   ＋ ∞  ＋  R  uI   uO －UOM  t   uI O   t    uO  O   ＋UOM          零电压比较器可以实现波形变换,   即可以 把正弦波变换为方波。  机电一体化技术 检测与传感器 信号处理电路 ?二、 滞回电压比较器     uO  +  _ R1  －   ＋ ∞  ＋  R2 uI   UR  RF  电压传输特性 +UOM －UOM O       uO     uI UL UH 下限触发电压    上限触发电压   当 uO= + UOM 时,  u+ = UH =       RF   R2 + RF      UR +  R2  R2 + RF   UOM  当 uO=－UOM 时,   u+ = UL = RF   R2 + RF   UR－  R2   R2 + RF   UOM   机电一体化技术 检测与传感器 uO +  _ R1  －   ＋ ∞  ＋  R2 uI   UR  Rf  +UOM －UOM O uO  uI UL UH  电压传输特性  △U= UH – UL      —— 称为滞回宽度    改变 R2 和 RF，可以改变 ?U、UL、UH 值。  机电一体化技术 检测与传感器 信号处理电路 传感器 传感器 调制、解调电路 转换/放大/滤波 多 路 开 关 采样 保持 模数转换 微机 被测的物理量首先经过传感器变换成电信号、经信号调理电路 （调制与解调或通过电桥参数转换、放大、滤波）后，由多路 开关选择某一路的模拟信号送到采样保持器，再经过模/数转换 器将模拟量转换城数字量送到计算机进行必要的运算和处理。   机电一体化技术 检测与传感器 信号处理电路 一、放大与滤波环节   目前使用较多的放大器是集成运算放大器。因为它的漂移和噪声很低， 增益和共模抑制比很高，出入阻抗高，而且输出阻抗低。 常用的放大电路见下图，该电路输入阻抗高、输出阻抗低，失调及零漂很小， 放大倍数精确可调，具有差动输入、单端输出，共模抑制比很高。  机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 RC滤波电路中的电阻，不仅消耗希望抑制的信号能量，也消耗希望通过的 信号能量。为了克服这一缺点，可采用RC网络和集成运算放大器组成的有 源滤波器，该电路除滤波外，还可将信号放大。 测量信号中含干扰噪声较大，若不抑制，高增益放大器接收到这样 的信号，会导致仪器不能正常工作，故常将滤波器置于放大器之前  机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 1 14 2 3 5 9 8 12 7 11 6 4 13 －UEE ＋UCC R R C Ui1(＋) Ui2 (－) Ui 100μH 0.1μF 屏蔽线 屏蔽线 RG 10kΩ ＋ － AD522 数据防护 利用AD522组装的仪用放大器  测量放大器        传感器输出点信号的参量形式可分为电压输出、电流输出和频率输出，其中以电压输出型为最多。在电流输出和频率输出传感器中，除了少数直接利用电流或频率输出信号外，大多数是分别配以电流—电压变换器或频率—电压变换器，从而将它们转换成电压输出型传感器。  机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 二、多路模拟开关环节 为减少检测通道的设备，而使多个信号的采样共同使用 一个模/数转换器，将经过多路传感器变换后的信号采用 分时法切换到模/数转换器上，这一过程称为多路切换。  多路模拟开关的结构 主要有4选1、8选1、双4选1、双8选1和16选1等几种，多 路模拟开关由地址译码器和多路双向模拟开关组成。它通 过外部地址输入，经电路内部的地址译码器译码后，接与 地址码相对应的其中一个开关。以实现任一路信号的传送。  机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 双四路模拟开关CD4052 CD4051原理图  机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 多路模拟开关 单八路模拟开关CD4051 图CD4051引脚功能   机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 双四路模拟开关CD4052 图CD4052的引脚功能   机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路 三、采样保持环节 图中虚线表示再现原来的连续时间信号。可以看出， 采样周期越短，误差越小； 采样周期越长，失真越大。 为了尽可能保持被采样信号的真实性， 采样周期不宜过长。 采样就是以相等的时间间隔对某个连续时间信号a（t） 取样，得到对应的离散时间信号的过程，如图所示。 其中， t1、t2为各采样时刻, d1、d2 为各时刻的采样值,两次采样之间 的时间间隔称为采样周期TS。 数据采集电路  机电一体化技术 检测与传感器 采样保持 作用：在采样期间，其输出能跟随输入的变换而变化， 而在保持状态能使其输出值保持不变。 S合：采样；S开: 保持。 采样开关被接通的时间称为采样时间， 采样开关断开的时间为保持时间。 S  机电一体化技术 检测与传感器 数据采集电路     采样保持电      路LF198 采样保持电路  图所示为一个实际的采样保持电路LF198的电路结构图， 图中A1、A2是两个运算放大器，S是模拟开关，L是控制 S状态的逻辑单元电路。采样时令uL=1，S随之闭合。A1、 A2接成单位增益的电压跟随器，故 同时u’o通过R2对外电容Ch充电使uch=ui。，因电压跟随器 的输出电阻十分小，故对Ch充电很快结束。采样结束时， uL=0V，S断开，由于uch无放电通路
传感器接口电路.ppt