模拟量输入信号调理电路图
《模拟量的输入输出》课件
电压输出型设备可以将电 信号转换为电压模拟信号 ，常用于电压源的输出。
电流输出型设备可以将电 信号转换为电流模拟信号 ，常用于需要恒流源的场 合。
电阻输出型设备可以将电 信号转换为电阻模拟信号 ，常用于需要调节阻值的 场合。
模拟量输出的电路设计
放大电路可以将微弱的电信 号放大到足够的幅度，以满
足输出要求。
模拟量输出的电路设计需要 考虑信号的放大、滤波、隔
离和保护等方面。
01
02
03
滤波电路可以去除信号中的 噪声和干扰，提高信号的纯
净度。
隔离电路可以避免不同电路 之间的相互干扰，保护电路
的安全运行。
04
05
保护电路可以防止电路过载 、过流和过压等异常情况对
电路的损害。
04
模拟量输入输出转换
模拟量输入输出转换的原理
将物理量转换为模拟量信号的装置。
模拟量与数字量的区别
01 数字量
离散的量，如开关状态、二进制数等。
02 转换方式
模拟量通过连续变化表示物理量，数字量通过离 散状态表示信息。
03 传输方式
模拟量信号通过电缆传输，易受干扰；数字量信 号通过数字通信传输，抗干扰能力强。
模拟量的应用领域
工业控制
如温度、压力、流量等参 数的监测和控制。
模拟量输入的电路设计
模拟量输入的电路设计需要考虑信号 源、信号调理电路和测量设备的特性 。
信号调理电路的设计需要考虑噪声抑 制、抗干扰能力和线性范围等因素， 以确保测量结果的准确性和可靠性。
电路设计需要确保信号源与测量设备 之间的阻抗匹配，以减小信号损失和 失真。
03
模拟量输出
模拟量输出的原理
通道模拟量输入电路
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
信号源
信号源
01
为模拟量输入电路提供原始信号，通常来自传感器、测量仪器
或其他信号发生器。
信号源的种类
02
根据不同应用需求，信号源的种类繁多，如热电偶、压力传感
器、光电传感器等。
信号源的输出特性
03
不同的信号源具有不同的输出特性，如电压输出、电流输出、
4. 考虑抗干扰措施
在电路设计中加入适当的抗干扰措施，如滤波 器或屏蔽。
5. 测试与验证
在实际环境中测试电路的性能，并根据测试结果进行必要的调整。
硬件实现
选择合适的ADC芯片
根据设计需求，选择具有适当分辨率 和采样速率的ADC芯片。
设计信号调理电路
根据输入信号的性质和ADC的要求， 设计适当的信号调理电路，如放大器、 滤波器等。
工作原理
信号调理
采样保持
通道模拟量输入电路首先对输入的模拟信 号进行调理，包括放大、滤波、隔离等处 理，以减小噪声和干扰。
经过调理的信号被送入采样保持电路，该 电路能够在短时间内保持信号的幅值不变 ，以便于后续的转换。
模数转换
采样保持后的信号被送入模数转换器 （ADC），将模拟信号转换为数字信号。
电阻输出等，需要根据电路需求进行选择和匹配。
信号调理电路
信号调理电路
用于对信号源输出的原始信号进行预处理，包括放大、滤波、隔 离等操作，以适应后续电路的需求。
信号调理电路的作用
提高信号的信噪比、减小噪声干扰、抑制共模干扰等，保证信号的 准确性和稳定性。
常见的信号调理电路
放大器、滤波器、隔离器等。
采样保持电路
数字示波器数据采集
输入模拟信号的处理信号的处理主要是对被测输入信号在幅度与偏移方面进行线性处理，使信号在垂直方向上处于A/D转换器的输入范围内。
待测模拟信号输入到数字示波器时首先要经过相关的处理才能够送给ADC，因为ADC对输入电压的幅度有一定的要求，一般为0-5V，或者0-2V等。
对于输入的模拟信号，要根据不同的垂直灵敏度做出调整，具体说就是把小电压信号放大，将大电压信号衰减使之符合ADC 的输入电压范围。
因此，需要对电压大小不同的信号进行增益调整。
通常可以使用增益可调的放大电路。
需要注意的是放大电路的增益系数和频带的关系。
同时，为防止ADC因输入大的电压信号而烧毁，可以加入限幅电路。
处理过的模拟信号需要经过ADC进行量化编码。
通常在进行A/D转换之前要加上比较电器，作为模拟电路和数字电路之间的接口电路。
数字信号的采集与存储在数字存储示波器中，模数转换电路在给定采样时钟的节拍下把输入模拟信号转换为离散的数据值；A/D转换器始终以最高取样率进行工作。
ADC参数的选取需要考虑多方面的因素；ADC的取样频率取决于待测信号的频率范围，或者示波器对扫描速度的要求；而ADC的编码位数与垂直分辨率相关。
根据这两个条件选择合适的ADC芯片。
一、输入调理电路设计信号调理主要是对被测输入信号在幅度与偏移方面进行线性处理，使信号在垂直方向上处于A/D转换器的输入范围内。
待测模拟信号输入到数字示波器时首先要经过相关的处理才能够送给ADC，因为ADC对输入电压的幅度有一定的要求，一般为0-5V，或者0-2V等。
对于输入的模拟信号，要根据不同的垂直灵敏度做出调整，具体说就是把小电压信号放大，将大电压信号衰减使之符合ADC 的输入电压范围。
因此，需要对电压大小不同的信号进行增益调整。
通常在进行A/D转换之前要加上比较电器，作为模拟电路和数字电路之间的接口电路。
信号输入的调理电路如图1所示。
图1信号输入的调理电路图1.1阻抗变换电路设计1.方案设计条件及要求是：输入阻抗要求达到100KΩ。
模拟量采集模块4通道 0-10v的电路原理
模拟量采集模块4通道 0-10v的电路原理一、概述1. 介绍模拟量采集模块的作用和应用场景模拟量采集模块是指通过电路和传感器将实际的模拟信号转换成数字信号，以便计算机或控制器进行采集和处理。
在工业自动化控制系统中，模拟量采集模块广泛应用于温度、压力、流量等参数的实时监测和反馈控制。
2. 模拟量采集模块的基本结构和特点模拟量采集模块通常由传感器、信号调理电路、A/D转换器和数据接口等部分组成。
其特点是能够实时高精度地采集和转换模拟信号，并通过数字接口将数据传输给上位机或控制器。
3. 本文要讨论的主题和目的本文将重点介绍模拟量采集模块4通道0-10v的电路原理，包括信号调理电路的设计原理和A/D转换原理，以帮助读者更好地理解和应用模拟量采集模块。
二、模拟量采集模块4通道0-10v的电路原理4. 信号调理电路的设计原理模拟量采集模块的信号调理电路是将传感器输出的模拟信号进行放大、滤波和隔离处理，以适应A/D转换器的输入范围，并提高信噪比和抗干扰能力。
对于4通道0-10v的模拟信号，信号调理电路需要对每个通道的信号进行单独处理，以保证采集的准确性和稳定性。
5. A/D转换原理A/D转换器是模拟量采集模块的核心部件，其作用是将模拟信号转换成相应的数字信号，并输出给上位机或控制器进行处理。
在4通道0-10v的电路中，A/D转换器需要具备较高的分辨率和采样率，以保证准确地采集和转换模拟信号。
6. 0-10v的电路原理设计在设计4通道0-10v的电路原理时，需要考虑信号调理电路和A/D转换器的匹配性和稳定性，以及整体电路的抗干扰能力和可靠性。
还需要注意功耗和成本的控制，以满足实际应用的需求。
7. 结论模拟量采集模块4通道0-10v的电路原理设计涉及到信号调理电路和A/D转换器的匹配和稳定性，需要综合考虑多种因素，以保证采集的准确性和稳定性。
还需要根据实际应用的需求进行功耗和成本的控制，以提高整体电路的性能和实用性。
霍尔型传感器信号调理电路的设计
霍尔型传感器信号调理电路的设计【摘要】所谓信号调理就是通过电子元器件的有机组合，对传感器输出的信号进行调节、变换和整理的过程。
信号调理电路的具体设计需要综合考虑数据采集的目的、现场环境及控制系统的算法设计等各种因素。
本文论述了霍尔型电压、电流传感器信号的调理电路的具体实现方法，并应用试验方法验证了电路的可靠性等有关特征参数。
【关键词】传感器；信号调理；放大器；电路设计；霍尔当代社会中在工业控制等方面，经常要将电流、电压、温度、湿度等模拟量转换成数字量，然后在微处理器内作进一步运算和处理，完成相应的数据存储、数据传输和数据输出，达到分析和控制的目的。
模拟量的采集一般使用传感器来将它们转换为电气量来进行处理。
然而传感器送出的信号往往不能满足处理器输入信号的要求，这就需要我们设计相应的信号调理电路来把这种不合要求的信号变换为符合处理器输入信号要求的信号。
此电路设计的优化程度如何，直接关系到微处理器采集到的信号的准确程度。
霍尔型电压、电流传感器具有结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围大、无触点、使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成化等优点，在测量技术、自动化技术和信息处理等新技术领域得到广泛的应用。
本文就其输出信号特点设计了相应的信号调理电路，并且通过实验验证了所设计电路的可行性及可靠性。
1 霍尔型传感器霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
它采用双电源供电，可采集电压、电流等电气信号，输出信号可以是电压信号，也可以是电流信号。
本文以LV28-P型霍尔电压传感器为例说明霍尔型传感器输出信号调理电路的设计过程。
传感器LV 28-P的原边与副边之间是绝缘的，主要用于测量直流、交流电压和脉冲电压。
其各参数指标如下：1）电参数IP N：原边额定有效值电流10mA IS N：副边额定有效值电流25mAKN：转换率2500：1000 VC：电源电压（±5%）±15V2）精度-动态参数XG：总精度@IP N，TA = 25℃±0.6 %IO T ：IO 的温漂：0℃～+25℃± 0.2mA+25℃～70℃± 0.3mATr：响应时间@90% of VPmax 40μs。
模拟量输入通道
3.5 A/D转换器
主要知识点
工作原理与性能指标 ADC0809芯片及其接口电路 AD574A芯片及其接口电路
3.5.1 工作原理与性能指标
逐位逼近式A/D转换原理 双积分式A/D转换原理 电压/频率式A/D转换原理 A/D转换器的性能指标
1．逐位逼近式A/D转换原理
图 逐位逼近式A/D转换原理图
链接动画
单击此处可添加副标题
例题3-2：一个8位A/D转换器，设VR+ = 5.02 V， V R = 0 V,计算当VIN分别为0 V、2.5 V、5 V时所对应的转换数字量。 解：把已知数代入公式（3-4）： V、2.5 V、5 V时所对应的转换数字量分别为00H、80H、FFH。 此种A/D转换器的常用品种有普通型8位单路ADC0801～ADC0805、8位8路ADC0808/0809、8位16路ADC0816/0817等，混合集成高速型12位单路AD574A、ADC803等。
定时方式读A/D转换数
链接动画
这两种方法的共同点： 硬软件接口简单，但在转换期间独占了CPU时间，好在这种逐位逼近式A/D转换的时间只在微秒数量级。 当选用双积分式A/D转换器时，因其转换时间在毫秒级，因此采用中断法读A/D转换数的方式更为适宜。 因此，在设计数据采集系统时，究竟采用何种接口方式要根据A/D转换器芯片而定。
1.无源I/V变换
构成－－无源器件电阻＋RC滤波＋二极管限幅等实现， 取值: 输入0- 10 mA，输出为0 -5 V ，R1=100Ω，R2=500Ω； 输入4 -20 mA，输出为1 - 5 V，R1=100Ω，R2=250Ω； 电路图：
构成－－ 运算放大器＋电阻电容组成； 电路放大倍数－－同相放大电路 取值－ R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=150kΩ 输入0 ~ 10 mA输出0 ~ 5 V R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ 输入4 ~ 20 mA输出1 ~ 5 V 电路图：
模拟量输入通道
3.5 A/D转换器
• A/D转换器的工作原理与性能指标 • 8位A/D转换器ADC0809及其接口电路 • 12位A/D转换器AD574A及其接口电路
3.5.1 A/D转换器的工作原理与性能指标
• 常用的A/D转换方式
◆
逐次逼近式：转换时间短，抗扰性差（电压比较）
ADC0809（8位），AD574A（12位）
3.3 前置放大器
• 可变增益放大器：
IN -
+
2 4 8 16 32 64 A1
16K
16K
80K 26.67K 11.43K 5.33K 2.58K 1.27K 630Ω 314Ω
(外接) V O UT
A3 负载
128
256 16K A2 16K
V IN
+
外接地
3.4 采样保持器
• 信号类型
流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机
可以接收的数字量信号。
• 组成：一般由信号调理电路、多路开关、采样
保持器、模/数转换器(简称A/D或ADC)和接口
电路等组成
3.1 模拟量输入通道的作用和组成
• 组成框图：
过 程 参 数
传 感 变 送 器
信 号 调 理
多 路 模 拟 开 关
前 置 放 大 器
◆
模拟信号
◆
离散模拟信号
数字信号
◆
◆
量化模拟信号
3.4 采样保持器
• 信号的采样
◆
采样过程：用采样开关将模拟信号按一定时间间隔
抽样成离散模拟信号的过程。持器
• 信号的采样
◆
采样的形式
► ► ►
2.4模拟量输入接口与输出接口(上课用)
§2.4 概述
数模转换器（简称D/A转换器或DAC） 能够将数字信号转换成模拟信号的电路。
模数转换器（简称A/D转换器或ADC） 能够将模拟信号转换成数字信号的电路。
ADC和DAC是沟通模拟 电路和数字电路的桥 梁，也可称之为两者 之间的接口，在各种
系统中应用很广。
非 电 模 拟 量
传 感 器
（如CD4051），更加拓宽了芯片的使用环境。
13
半导体多路开关的特点是： (1)采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排； (2)直接与TTL(或CMOS)电平相兼容； (3)内部带有通道选择译码器，使用方便； (4)可采用正或负双极性输入； (5)转换速度快，通常其导通或关断时间在lμs左右，
电 模 拟 量
模 数 转 换
计算机或 数字系统
开关控制 数模转换
模拟控制
数字控制系统原理框图
声
音
传
或
感
图
器
像
电 模 拟 量
模 数 转 换
存储、传 输、处理
数 模 转 换
声 音 或 图 像
数据传输系统原理框图
8.1 模拟量I/O通道的组成
工
传
感
业
器
生
物理量
产
变换
过
执行
程
机构
输入通道
放大 滤波
多路转换
16路
双向
MAX307
双8路
双向
12
在以前的数字控制系统中，大多采用干簧（湿簧） 继电器。由于这类开关结构简单，闭合时接触电阻小， 而断开接点时阻抗高，工作寿命长，且不受外界环境 温度的影响，所以应用比较广。随着大规模集成电路 的发展，厂家已推出各式各样的半导体多路开关。从 组成开关的电路来看，有TTL电路、CMOS和HMOS电路等。 有的芯片还能在其内部进行TTL与CMOS之间的电平转换
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模拟量输入信号调理电路图
数据采集电路，主要负责电压、电流等模拟信号的转换等处理。
由于被检测的电压电流量数值比较大,数值远超过DSP允许的输入信号范围，因此，需要把这些模拟电信号降低，并将电流量变换为电压量，双极性信号变成单极性信号，并进行电平匹配，A/D 转换后送入DSP进行运算。
实现方法简述如下：电压、电流信号(包括2个直流母线电压、3个负载电流以及3个补偿器输出电流)经电流型霍尔传感器变换后，在高精度采样电阻上形成与原信号成比例的电压信号，再经滤波、隔离、电平变换后，得到0～3V模拟量输入电压，最后经12位A/D变换后进入DSP内处理。
模拟量输入调理电路如图所示。