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研华信号调理电路
发布时间:2020-09-14        浏览次数:212        返回列表
 信号调理是把来自前端的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算并显示读出和其他目的的数字信号。 通常前端原始的模拟信号不能直接转换为数字数据,这是因为它们一般都是相当小的电压、电流信号,必须对其进行信号调理。调理就是放大、缓冲、滤波或定标模拟信号,使其适合于后级模/数转换器(ADC)的输入。也就是利用内部的电路(如滤波器、转换器、放大器)来改变输入的信号类型并输出之。因为工业信号有些是高压,过流,浪涌等,不能被系统正确识别,必须调整理清之。然后,ADC对模拟信号进行数字化,并把数字信号送到微控制器或其他数字器件,以便用于系统的数据处理。

一般的采集卡上都带有可编程的增益,但具体要不要作信号调理,要视待采信号的特点而定,若信号很小,则要经过放大将信号调理到采集卡能够识别的范围,若信号干扰较大,就要考虑采集之前作滤波了。

放大
放大器提高输入信号电平以更好地匹配模拟-数字转换器(ADC)的范围,从而提高测量精度和灵敏度。此外,使用放置在更接近信号源或转换器的外部信号调理装置,可以通过在信号被环境噪声影响之前提高信号电平来提高测量的信号-噪声比。

衰减
衰减,即与放大相反的过程,在电压(即将被数字化的)超过数字化仪输入范围时是十分必要的。这种形式的信号调理降低了输入信号的幅度,从而经调理的信号处于ADC范围之内。衰减对于测量高电压是十分必要的。

隔离
隔离的信号调理设备通过使用变压器、光或电容性的耦合技术,无需物理连接即可将信号从它的源传输至测量设备。除了切断接地回路之外,隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压,从而既保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。

多路复用
通过多路复用技术,一个测量系统可以不间断地将多路信号传输至一个单一的数字化仪,从而提供了一种节省成本的方式来极大地扩大系统通道数量。多路复用对于任何高通道数的应用是十分必要的。

滤波
滤波器在一定的频率范围内去处不希望的噪声。几乎所有的数据采集应用都会受到一定程度的50Hz或60Hz的噪声(来自于电线或机械设备)。大部分信号调理装置都包括了程度上抑制50Hz或60Hz噪声而专门设计的低通滤波器。

激励
激励对于一些转换器是必需的。例如,应变计,电热调节器,和RTD需要外部电压或电流激励信号。通常RTD和电热调节器测量都是使用一个电流源来完成,这个电流源将电阻的变化转换成一个可测量的电压。应变计,一个超低电阻的设备,通常利用一个电压激励源来用于惠斯登(Wheatstone)电桥配置。
冷端补偿
冷端补偿是一种用于***热电偶测量的技术。任何时候,一个热电偶连接至一个数据采集系统时,您必须知道在连接点的温度(因为这个连接点代表测量路径上另一个“热电偶”并且通常在您的测量中引入一个偏移)来计算热电偶正在测量的真实温度。


整个信号调理链路工作的关键是选择运放。我们需要考虑失调电压、失调电压偏移、增益带宽乘积、输入偏置电流、共模抑制比等关键参数。同时也要考虑后级ADC的分辨率、精度、取样率和转换速度等的系统参数。
 

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