测控电路
测控电路考点整理
红色字体是必须要掌握的时间来不及可以先看一、1.测控电路的主要要求：精度高、响应快、可靠性与经济性、转换灵活（填空选择）2.测控电路的组成（概念、流程框图等看课件）3.测量电路的组成模拟式与数字式AB卷4.开闭环控制流程图（重点）二、1.二极管三极管原理特性了解2.放大电路基本要求（背全文背诵必考）①低噪声；②低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；③高共模输入范围和高共模抑制比；④一定的放大倍数和稳定的增益；⑤线性好；⑥输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；⑦足够的带宽和转换速率。
反相电路同相电路差动放大（有能力同学背原理图及特点）无时间也可以直接记结论3.高共模抑制比放大电路（必考全文背诵）CMRR公式必考考点可能分散在AB卷推导过程都很重要电路组成要看懂原理自动凋零放大电路各部分组成名称两个周期调零原理（不懂原理就背）5.电荷放大电路原理公式不懂原理就背公式截止频率Uo公式等找到规律很好记6.隔离电路好像没考7.失调电压调整外部内部二选一8.转换速率SR=u/t以及最大变换率（考了填空或者填空好像）9.转折频率10.写出三种噪声类型答：（热噪声、低频噪声、散弹噪声）其他略过不考11.基本加法电路、减法电路要看得出来背结构组成和计算公式12.对数指数我记得是没考了解吧知道长什么样就可以13.基本积分运算电路（重点要考的）电路结构+公式14.PID运算电路（重点要考的大题！！）我们当时考了并联PID电路公式推导这个图很复杂很难看不懂背也要背下来每一部分原理组成（非常重要）一定要弄明白（并联简单一点串联PID难一点求稳的话就都看明白原理自己会推导最好！）15.绝对值运算电路也就是半波整流和全波整理（重点考点）16.峰值、最值、平均值运算电路等了解即可三、1.调制信号、解调信号、载波信号、已调信号定义正弦信号三个特点：幅值、频率、相位（选择填空）2.调幅信号原理：用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。
测控电路知识点总结
测控电路知识点总结近年来，随着电子技术的飞速发展，测控电路越来越成为各行各业中不可或缺的一个关键技术。
测控电路可以用来测量和控制各种电气和非电气量，包括电流、电压、温度、湿度等。
作为一名电子工程师，在处理测控电路方面需要具备相应的知识与技能。
本文将就测控电路方面的知识点进行总结。
一、传感器的种类和原理传感器是一种将非电信号（如压力、温度、湿度等）转换成电信号的电子元件。
不同的传感器根据其测量的物理量可以分为多种类型，例如：1. 压力传感器：用于测量水、气体、油等任何压强。
2. 电位差传感器：用于测量电压信号。
3. 温度传感器：用于测量实际环境的温度。
4. 湿度传感器：用于测量相对湿度。
5. 光电传感器: 用于识别物体的特定位置，能够测量物体的距离、位置、方向等。
二、放大电路对于一些微弱的信号，通过放大电路可以使其变得更容易处理和检测。
其中一个经典例子是基于放大器的心电图监护仪，在该系统中，微弱的电信号将通过放大器进行增强。
常见放大电路包括：1. 非反馈放大器：一种基本的放大器，它由一个晶体管或运放构成。
2. 反馈放大器：一种通过反馈改变增益的电路，在电控系统中应用广泛、且效果显著。
3. 差动放大器：将信号放大器的两个输入端，当两个输入信号不相同时，将输出信号的放大版。
三、多路选择电路在多种模数转换器、自动测量仪器和自动控制系统中，多路选择电路的应用越来越广泛。
通过多路选择电路，可以在多种不同的电压输入信号之间进行切换。
常见的多路选择电路有两种类型：基于模拟开关的多路选择电路和集线器。
1. 模拟开关：通常由多个开关组成，用于将不同的输入信号分别连接到单个输出。
在工业自动化领域中，模拟开关的应用非常广泛。
2. 集线器：一类数字电路，允许将多个设备连接到单个设备上。
在计算机领域中，集线器是网络拓扑中扮演重要角色。
四、计时电路计时电路可以用于测量时间间隔，以实现各种不同的控制功能，在计时器、任务调度和排队等领域中使用广泛。
测控电路知识点总结
测控电路一．名词解释1.测量放大电路2.高共模抑制比电路：有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。
P263.有源驱动电路：将差动式传感器的两个输出经两个运算放大器构成的同相比例差动放大后，使其输入端的共模电压1：1地输出，并通过输出端各自电阻（阻值相等）加到传感器的两个电缆屏蔽层上，即两个输入电缆的屏蔽层由共模输入电压驱动，而不是接地，电缆输入芯线和屏蔽层之间的共模电压为零，这种电路就是有源屏蔽驱动电路。
P284.电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。
P295.自举电路：自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。
P366.可编程增益放大电路：放大电路的增益通过数字逻辑电路由确定的程序来控制,7.隔离放大电路：隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。
P458.信号调制及解调：调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。
在将测量信号调制,并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。
P559•调幅、调频、调相、脉冲调宽：调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。
（P55）10.包络检波：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。
幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。
只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。
这种方法称为包络检波。
P60二．简答题1.测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？答：传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。
测控电路
测控电路介绍测控系统主要由传感器、测量控制电路（简称测控电路）和执行机构三部分组成。
在测控系统中电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。
测控系统乃至整个机器和生成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。
测控电路主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字控制电路等。
实际上，测控电路是模拟电子技术和数字电子技术的进一步延伸与扩展，主要讨论一些典型常见的电路。
因此学好模电和数电是基础，其中运算放大器是测控电路的一个核心部件。
网址:从50年代的“尺寸自动检测仪器”，到80年代的“精密仪器电路”，再到今天的“测控电路”，“测控电路”课程经历了半个世纪的发展历程。
测控技术是现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。
“测控电路”课程主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路。
包括测控电路的功用和对它的主要要求、测控电路的类型与组成、信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、逻辑控制与连续信号控制电路、测控电路中的抗干扰技术，最后通过若干典型测控电路对电路进行分析。
本课程不是一般意义上电子技术课程的深化与提高，而要着重讲清如何在电子技术与测量、控制之间架起一座桥梁，使学员熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵和测控任务的其它要求来选用和设计电路。
本课程选用的教材是由天津大学精仪学院张国雄教授主编的《测控电路》。
该书是根据1996年10月全国高等学校仪器仪表类教学指导委员会第一次会议的决定，作为测控技术及仪器专业的规划教材，并根据随后拟定的教学大纲编写的。
该教材可供测控技术及仪器专业各专业方向和机械工程类其它专业选用。
2002年，该书获全国优秀教材二等奖，并被列为国家“十五”规划教材。
测控电路
2.常用的调制方法：传感器调制和电路调制。传感器调制包括1交流供电2机械或光学方法。电路调制包括 乘法器调制，开关电路调制，信号相加调制。常用的解调方法：用非线性原件（二极管或者晶体三极 管）；用低通滤波器。 3.相敏检波电路和包络检波的区别在于：相敏检波电路具有鉴别相位的能力，具有选频的功能，还必须有参 考信号。（乘法器，开关式，相加式） 4.将调制信号乘以幅值为1的余弦信号就可以得到双边带调幅信号，将双边带调幅信号再乘以载波信号，经 低通滤波后就可以得到原先的调制信号。 5.相敏检波电路具有抑制各种高次谐波的能力，这就是他的选频功能。相敏检波电路的鉴相特性指：当输入 信号和参考信号同频率时，输出信号随相位差的余弦而变化。 第四章 信号分离电路 1.滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，可以从频率域中实现对噪声的抑制，提取所需的测量 信号。工作原理是当信号与噪声分布在不同频域带中时，利用滤波器对不同频率信号具有不同的衰减作用 的特点从频域实现信号分离。 2.几个特征频率：转折频率fc，固有频率（谐振频率或中心频率）f0； *群时延函数：t=df(w)/dw,用来评价相位失真程度。越接近常数，相位失真越小。 3.滤波器按照电路组成可以分为：1.LC无源滤波器，2.RC无源滤波器，3.RC有源滤波器 4.由特殊元件构成 的无源滤波器。 4.压控电压源型滤波器：闭环增益（1+R0/R）增益过大容易导致自己振荡，这是因为电路中存在正反馈。 高通低通和带通 *5.无源元件参数计算。 第五章 加法减法运算电路（设计） 第六章 常用的模拟开关元件包括二极管开关.，双极型晶体管开关，结型场效应管开关，MOS型场效应管开关等。
测控电路
第一章 1.测控系统主要由传感器（测量装置），测量控制电路（测控电路）和执行机构三部分组成。传感器的输出 信号一般都很微弱，还可能伴随着各种噪声，还需要测控电路将它放大，剔除噪声，选取有用信号。在测 控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大，便于变换，便于传输，适应于各种使用要求的特点。 *2.测控电路的特点:精度高；响应快；转换灵活。 *3.影响测控电路的主要因素： 1噪声与干扰；2失调与漂移，主要是温漂；3线性度与保真度；4输入与输出阻抗的影响。其中噪声与干 扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 4.测控电路的输入信号和输出信号： 模拟：1非调制信号2已调制信号（调制信号，载波信号，调幅信号） 数字：增量码信号；绝对码信号；开关信号 第二章 信号放大电路 1.信号放大电路是为了将微弱的传感器信号放大到足以进行的各种转换处理或驱动指示器，记录器以及各种 控制机构。 2.输入失调电压（实际中的差分放大器不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为 零，这一电压便成为输入失调电压）；这种失调电压随时间和温度而变化，称为零点漂移； 3.为了减小零点漂移可以采取以下几个措施:1.引入直流负反馈2.引入温度补偿电路3.差分放大电路的自稳零 和采用调制的方法把直流变交流。 4.相位补偿 5.噪声分为白噪声和色噪声两种。电子电路中的固有噪声有热噪声,低频噪声和散弹噪声三种。 6.测量放大电路是指在测量控制系统中用来放大传感器输出的微弱电压电流或者电荷信号的电路。在结构原 理上可以分为1.差动直接耦合式（单端输入，电桥放大，电荷放大），2调制式（斩波稳零）3自动稳定式 （自动调零放大电路）。测量放大电路的基本要求是：1其输入阻抗要与传感器的输出阻抗相匹配2稳定的 放大倍数3低噪声4低的输入失调电压和输入失调电流以及低漂移，5足够的带宽和转换速率6高共模输入范 围和高共模抑制比7可调的闭环增益8线性好精度高9成本低。 7.反向放大器的闭环增益为-R2/R1;优点：性能稳定,缺点是输入阻抗低容易对传感器新城敷在作用。 同相放大器的闭环增益是1+(R2/R1);优点输入阻抗高，输出阻抗几乎为零，缺点容易受干扰99。 差动放大电路有益于抑制共模干扰（提高电路的共模抑制比）和减小温漂。 *8.三运放高共模抑制比放大电路 9.自动调零放大电路 10.高输入阻抗集成运放的屏蔽将高输入阻抗的输入端周围用导体围住，并将屏蔽层接到低输入阻抗处。 11.自举式高输入阻抗放大电路利用反馈使输入阻抗两端电位近似相等，减少想输入阻抗索取电流从而提高 输入阻抗。 12.差动输入电桥放大电路 *13.隔离放大电路的输入输出和电源的电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地 端。由输入放大器和输出放大器，隔离器和隔离电源等几部分组成。常用的隔离方法：光电隔离，变压器 隔离和电容隔离。 14.调制信号---->调制器——>放大器——》解调器——》低通滤波 振荡器 第三章 信号调制解调电路 1.在信号调制中，通常以高频的正弦信号做载波信号。调幅，调频和调相。调制就是利用调制信号去控制另 一个作为载体的信号（载波信号），让载波信号的（幅值，频率，相位和脉冲宽度）按照调制信号的值变 化。 可以克服干扰，便于放大和远距离传输。
测控电路(第7版)课件：测控电路设计实例
压控电压源性滤波电路因为引入正 反馈，所以增益不能选的太大，否则容 易引起自激振荡。同时，系统的品质因 数Q也不能选的太大，否则陷波网络不 能起到陷波效果。
29
校正电路
串联校正主要有三种形式，超前校正、滞后校正、超前滞后校正。相较于滞 后校正，超前校正能够提高系统的带宽，比较适合于带宽较小的系统。
模拟乘法器
1 2
kkmU
mU
c
r
(t
)
低频信号
1 2
kkmUmUcr(t) cos 2t
载波频率二倍频信号
陷波器
输出信号：uo (t) kkmUmUcr(t) / 2
相敏解调
mt
U jz
激磁信号
R1 R3
R2
C 移相电路
选取R1=R2，移相电路的传递函数为：
A(s) 1 R3Cs 1 R3Cs
1
0
0 1
(
1 s
)
x y
(s) (s)
测控电路设计实例
13
11.2.3 校正网络设计及系统仿真
频域特性分析
校正前Bode图
校正后Bode图
测控电路设计实例
14
11.2.3 校正网络设计及系统仿真
时域特性分析
单位阶跃响应
测控电路设计实例
斜坡响应
15
11.3 电路设计
11.3.1 预处理电路 11.3.2 校正电路 11.3.3 控制解耦网络 11.3.4 功率放大电路
Φy(s)
Vx(s) Vy(s)
测控电路设计实例
11
11.2.3 校正网络设计及系统仿真
对再平衡回路的基本要求可以归纳为： 1）闭环稳定，并具有一定的幅值和相角稳定裕度。 2）满足规定的动、静态指标。静态指标是指系统在角度常值、速率和角 加速度输入信号下的稳态偏差；良好的动态指标是指系统及时跟踪角速率 变化的能力，具有足够的带宽。 3）能提供足够的加矩电流，平衡最大的输入角速度，在承受最大角加速 度时转子偏角不超过规定的范围。
测控电路课程心得体会(2篇)
第1篇在我国高等教育体系中，测控电路是一门重要的专业基础课程。
它主要研究电子测量、控制理论以及测控电路设计等内容，对于培养具有扎实理论基础和实践技能的测控专业人才具有重要意义。
经过一段时间的学习，我对测控电路课程有了以下心得体会。
一、理论基础的重要性测控电路课程涉及多个学科领域的知识，包括电子技术、自动控制理论、信号处理等。
在学习过程中，我深刻体会到理论基础的重要性。
首先，扎实的理论基础有助于我们更好地理解测控电路的基本原理，从而为后续的学习和实践打下坚实基础。
其次，理论知识能够提高我们的分析问题和解决问题的能力，使我们在面对复杂问题时能够迅速找到解决问题的方法。
1. 电子技术基础电子技术是测控电路课程的基础，包括模拟电子技术、数字电子技术等。
通过学习电子技术，我掌握了电路的基本分析方法，如基尔霍夫定律、节点电压法等，为后续学习测控电路奠定了基础。
2. 自动控制理论自动控制理论是测控电路课程的核心内容之一，包括线性系统理论、非线性系统理论、现代控制理论等。
通过学习自动控制理论，我了解了控制系统的基本概念、结构、性能等，为设计、分析测控电路提供了理论依据。
3. 信号处理信号处理是测控电路课程的重要组成部分，包括模拟信号处理和数字信号处理。
通过学习信号处理，我掌握了信号的时域、频域分析方法，为信号采集、处理提供了技术支持。
二、实践能力的培养测控电路课程不仅要求学生掌握理论知识，还强调实践能力的培养。
通过实验、课程设计等环节，我们可以将所学知识应用于实际工程中，提高自己的实践能力。
1. 实验环节实验环节是测控电路课程的重要组成部分，通过实验，我们可以验证理论知识，加深对测控电路的理解。
在实验过程中，我学会了如何使用实验仪器，掌握了实验操作技能，为今后的工作积累了宝贵经验。
2. 课程设计课程设计是测控电路课程的另一重要环节，通过课程设计，我们可以将所学知识综合运用，解决实际问题。
在课程设计中，我学会了如何分析问题、设计方案，提高了自己的创新能力。
测控电路课后习题答案
实例三：液位测控电路
0 电路组成：由传感器、放大器、比较器和执行机构等组成
1 0
实例应用：可用于化工、石油、食品等行业的液位测控
3
பைடு நூலகம்工作原理：传感器将液位信号转换为电信号，放大
0
器将信号放大后送至比较器与设定值进行比较，根
2
据比较结果控制执行机构动作，实现液位的自动控
制
0 电路特点：结构简单、可靠性强、易于实现自动化控制
习题二答案
• 题目：简述测控电路的基本组成。 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集 被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据 控制信号对被控对象进行控制。
• 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进 行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据控制信号对被控对象进行控制。
采集电路：放大器、滤波器、模 数转换器等
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采集方法：直接采集和间接采集
采集注意事项：保证信号的准确 性和可靠性
信号的放大与滤波
信号放大：通过电子元件将微弱信号进行放大，以便于测量和控制 滤波：利用滤波器对信号进行筛选，去除噪声干扰，提取有用信号
信号的转换与输出
信号的转换：将输入的模拟信号转换为数字信号，便于计算机处理
分
添加标题
工作原理：压力传感 器将压力信号转换为 电信号，经过信号调 理电路处理后，再通 过A/D转换器转换为 数字信号，最后由微 控制器进行数据处理
测控仪器电路实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉测控仪器的基本原理和组成。
2. 掌握常用测控仪器的操作方法和应用。
3. 通过实验，加深对测控电路的理解，提高动手能力和分析问题能力。
二、实验原理测控仪器电路实验主要涉及以下几种仪器：信号发生器、示波器、交流毫伏表、数字万用表、晶体管毫伏表、直流稳压电源等。
这些仪器在电子测量和实验中发挥着重要作用。
1. 信号发生器：能够产生正弦波、方波、三角波等信号，用于测试电路性能和调整电路参数。
2. 示波器：用于观察和分析信号波形，测量信号的幅度、频率、相位等参数。
3. 交流毫伏表：用于测量正弦交流电压的有效值，广泛应用于信号检测和电路调试。
4. 数字万用表：具有测量电压、电流、电阻、电容等多种功能，是电子实验中常用的测量工具。
5. 晶体管毫伏表：用于测量正弦信号的有效值，适用于低频信号测量。
6. 直流稳压电源：为电路提供稳定的直流电源，保证电路正常工作。
三、实验器材1. 信号发生器2. 示波器3. 交流毫伏表4. 数字万用表5. 晶体管毫伏表6. 直流稳压电源7. 测控电路实验箱8. 电阻、电容、二极管等元器件四、实验内容1. 信号发生器使用- 连接信号发生器，输出正弦波信号。
- 调整频率和幅度，观察示波器显示的波形。
- 测量输出信号的频率和幅度。
2. 示波器使用- 连接示波器，观察信号发生器输出的正弦波信号。
- 调整示波器的垂直和水平扫描，使波形清晰。
- 测量信号的幅度、频率和相位。
3. 交流毫伏表使用- 连接交流毫伏表，测量信号发生器输出的正弦波信号的有效值。
- 比较交流毫伏表和示波器测量的结果。
4. 数字万用表使用- 使用数字万用表测量电阻、电容、二极管等元器件的参数。
- 分析测量结果，判断元器件的质量。
5. 晶体管毫伏表使用- 连接晶体管毫伏表，测量信号发生器输出的正弦波信号的有效值。
- 比较晶体管毫伏表和示波器测量的结果。
6. 直流稳压电源使用- 连接直流稳压电源，为电路提供稳定的直流电源。
测控电路 (2)
测控电路1. 引言测控电路是指用于测量和控制系统中的信号调理、数据采集、信号传输和控制执行等功能的电路。
在现代工业控制、仪器仪表和自动化等领域中，测控电路发挥着重要的作用。
本文将介绍测控电路的基本原理、常见组成部分和设计要点等内容。
2. 测控电路的基本原理测控电路的基本原理包括信号调理、数据采集、信号传输和控制执行等方面。
信号调理是指将传感器、信号源等产生的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以便更好地适应后续的数据采集和控制操作。
数据采集是指将经过信号调理的信号转换为数字信号，并进行采样、量化等操作。
信号传输是指将采集到的数字信号进行传输，常用的方式包括串行通信、并行通信、以太网等。
控制执行是指根据传输的数字信号控制执行器进行动作控制，例如电机的启动、停止等操作。
3. 测控电路的组成部分测控电路的组成部分主要包括传感器、信号调理电路、数据采集器、数据传输模块和执行控制器等。
3.1 传感器传感器是将被测量的物理量转换为电信号的装置，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的选择应根据被测量的物理量和测量要求进行，例如在温度测量中可以选择热电偶传感器或者热敏电阻传感器。
3.2 信号调理电路信号调理电路用于对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以适应后续的数据采集和控制操作。
常见的信号调理电路包括放大电路、滤波电路和线性化电路等。
放大电路可以根据传感器输出的信号进行放大，以增加测量的精度。
滤波电路可以通过滤除高频噪声和杂散信号，提高测量的稳定性。
线性化电路可以将非线性的传感器输出信号转换为线性信号，以便后续的处理和分析。
3.3 数据采集器数据采集器用于将经过信号调理的信号转换为数字信号，并进行采样和量化等操作。
数据采集器可以根据采集的信号类型选择合适的转换方式，常见的转换方式包括模数转换和频率转换等。
模数转换器可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，频率转换器可以将频率变化的信号转换为数字信号。
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《测控电路》
课程设计报告
论文题目：基于AD590的温度测量电路设计
学院（系）：电子信息与自动化学院
班级：106070302
学生姓名：学号
指导教师：杨泽林万文略杨继森程瑶时间：从2009年6月16日到2009年7月10日
基于AD590的温度测量电路设计
（06级测控二班，电子学院，重庆理工大学）
摘要：给出了一种数字式温度测量电路的设计方案，该设计是基于
温度传感器AD590、集成放大芯片LM324、12位4路A/D 转换芯 片ADS7841、以及单片机STC89C51来实现的。
文章详细介绍了该 系统的总体设计方案以及模拟电路部分的硬件设计及调试方法。
关键词：温度测量系统；传感器；放大电路
正文：
1.原理与总体方案
电路中，用AD590获取温度信号。
根据AD590的数据手册可以知道，在正常工作的情况下，AD590的电流变化1μA ，相当于环境温度变化1摄氏度，当环境温度为0摄氏度的时候，AD590产生273μA 的电流。
AD590经过10K 的电阻串联后，在电阻的两端产生（2.73+T ）V 的电压，该电压经过由LM324构成的差分放大电路后，调整为0~5V 的电压，然后由ADS7841转换成数字信号，送给单片机STC89C51，进行数码显示。
设计的具体方案流程图如图 1.1.0所示：
2.硬件设计：
具体的电路图如图1.1.1所示，AD590工作在5V 的电源下，产生273~373μA （0~100摄氏度）的电流，经过R1的分压过后，转换为2.73~3.73V 的电压，经过一个由LM324构成的跟随器后，送至三运放放大电路的一端（设这个电压为U0）。
稳压管1N4728可以将5V 的电源稳压成为3.3V ，再经1K 的滑动变阻器R7分压后，产生2.73V 的电压（U1），送至三运放放大电路的另一输入端。
由三运放的放大关系可知：Uout=U0-U1=)
1i 0i )(8
321(U U R R R -++
，其差模增益
送ADS7841
图1.1.0
Kd 为：8
3211
i 0i 10d R R R U U U U K ++
=--=
，因此，可以通过调节5K 的滑动变阻器R8
的阻值，来调节放大倍数。
经过该三运放，实现了电压的相减和调节，从而将电压调整为A/D 芯片的标准工作电压。
3.调试
本电路的调试主要是针对调零电压的调整和放大倍数的调整。
具体的调整步
骤和方法如下:
3.1电路板的检查
检查电路板的焊接是否正确，有无虚焊、错焊以及漏焊，各电阻的阻值是否正确，集成运放LM324的管教是否连接正确，以及AD590和1N4728的连接是否有误。
在该次调试中，发现有一电阻接错，后仔细对照图纸检查，重新焊接正确。
3.2各关键点电压的测量
分别测量各关键点的电压值，检查电路工作是否基本正确。
实际测得，U0=2.81V ，U1=2.63V,Uout=3.8V ，温度改变，U0变化，但是输出不变。
分析后发现，原来最后一个放大器U2D 的反馈电阻接到了+端，所以导致输出电压值恒定不变，于是将电阻重新焊接。
3.3调节调零电压
调零电压的调节是通过改变1K 的滑动变阻器R7的阻值来实现的，因为0摄
Ui0 Ui1
图1.1.1
氏度的时候，AD590产生237μA的电流，所以，应调节R7使U1为2.73V。
但是调节后发现，当AD590置于冰水混合物中的时候，输出Uout的电压不为0。
分析得知，由于AD590本身的误差和实际电路存在的误差，导致AD590在0摄氏度的时候输出电流不为237μA，再次调节R7至2.54V的时候，发现输出为0V。
调好后，用石蜡将R7封号。
3.4调节放大倍数
调节放大倍数是通过改变5K的滑动变阻器R8的阻值来实现的，分析得知，放大5倍较为合适，调节好后，亦用石蜡封住R8。
4.测试与分析
4.1测试环节
将温度传感器AD590置于26摄氏度的常温下，测量输出电压为1.31V，经计算，发现放大关系正确，改变温度至50摄氏度，测出输出电压为2.49V，放大正常。
再改变温度至80摄氏度的时候，发现输出电压为3.8V，与放大关系不符，分析发现，原因是LM324工作在5V的电压下，由于本身的放大局限，放大器的输出一般要小于电源电压，所以，基本上3.8V已经达到了LM324的最高输出值。
若要使输出电压增大，则需要为LM324提供更高的电压。
分析发现，温度变化1摄氏度，输出电压对应变化0.05V。
4.2方案比较
在确定本方案之前，还设计了两个方案，现比较各自的优缺点如下：
4.2.1方案一
电路图如图1.1.2所示：
图1.1.2
该方案使用了正负双电源，能够提供较大的放大倍数，且能够测量0摄氏度
一下的温度，但是，它包含了微分和积分环节，而积分环节虽然能够消除纯比例调节器固有的净差问题，但是积分器的积分作用动作缓慢，在偏差刚出现时，积分器输出很若，不能及时克服扰动影响，被调参数的动态偏差增大，调节过长拖长。
而纯微分环节无法克服净差，当偏差信号变换缓慢时，经长时间的积累到达相当大时，微分作用也无能为力。
另外，该电路将放大部分单独做了，其实可以在差分部分就可以实现放大功能。
因为电源已经设计为5V ，再加之其积分和微分环节的不足，所以，放弃此方案。
4.2.2方案二
该方案采用了差分放大电路，亦用稳压管1N4728和一个滑动变阻器产生2.73V 的调整电压，通过调节滑动变阻器R8和R9的阻值，调节放大比例，其余几个放大器均为跟随器作用。
该方案能够实现发大和调零作用，也工作在5V 的电压下，但是在调节方面不好操作，因为反馈端和接地端的电阻要求相等，所以，需同时调节R8和R9，在调节上面不好操作，且三运放具有更好的共模抑制比能力。
所以放弃了此方案。
4.3分析
本设计采用了目前广泛应用的高共模抑制比放大电路。
它由三个集成运算放大器组成，其中U2B 、U2C 为两个性能一直（主要指输入阻抗、共模抑制比和增益）的同相输入通用集成运算放大器，构成平衡对称差动放大输入级，U2D 构成双端输入单端输出的输出级，用来进一步一直U2B 、U2C 的共模信号，并适应接地负载的需要。
图1.1.4
当U2B、U2C性能一致时，输入级的差动输出及其差模增益只与差模输入电压有关，而其共模输出、失调及漂移均在R8两端相互抵消，因此电路具有良好的共模抑制能力，同时不要求外部电阻匹配。
但为了消除U2B、U2C偏置电流等的影响，通常取R2=R3。
另外，这种电路还具有增益调节能力，调节R8可以改变增益而不影响电路的对称性。
5.结束语
本方案能够实对温度传感器的电压转换、调零、以及放大功能，具有工作电容易获得、放大比例调节方便、共模抑制比高、同时不要求外部电阻匹配的优点，能够将温度传感器的得到的电流信号，转换成为AD芯片的标准输入电压，具有较高的实用性。
通过本次课程设计，我更深入地了解了一个放大电路的设计过程，学习了AD590的工作方式和用LM324设计放大电路的方法，加深了对三运放高共模抑制比放大电路的理解，深刻体会了电路板焊接中的各种技巧。
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