一 : 信号调理电路：信号调理电路-什么是信号调理电路，信号调理电路-信号调

信号调理电路，是把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。

信号调理_信号调理电路 -什么是信号调理电路

信号处理电路，把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、光强等...但由于传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字信号之前必须进行调理。调理就是放大，缓冲或定标模拟信号等，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到MCU或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。

信号调理将您的数据采集设备转换成一套完整的数据采集系统，这是通过帮助您直接连接到广泛的传感器和信号类型(从热电偶到高电压信号)来实现的。关键的信号调理技术可以将数据采集系统的总体性能和精度提高10倍。

信号调理简单的说就是将待测信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号。是指利用内部的电路(如滤波器、转换器、放大器等…)来改变输入的讯号类型并输出之。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。

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。

信号调理电路图

信号调理_信号调理电路 -信号调理电路技术

1.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。

2.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。

3.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，无需物理连接就可以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。

4.多路复用

通过多路复用技术，1个测量系统可以不间断地将多路信号传输至1个单一的数字化仪，从而提供了1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。

5.过滤

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为最大程度上抑制50Hz或60Hz噪声而专门设计的低通滤波器。

6.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1个电流源来完成，这个电流源将电阻的变化转换成1个可测量的电压。应变计，1个超低电阻的设备，通常利用1个电压激励源来用于惠斯登（Wheatstone）电桥配置。

7.冷端补偿

冷端补偿是1种用于精确热电偶测量的技术。任何时候，1个热电偶连接至1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1个“热电偶”并且通常在您的测量中引入1个偏移）来计算热电偶正在测量的真实温度。

二 : 压力传感器信号调理电路设计

该文阐述了专门针对压力传感器的信号调理电路的设计。本论文从误差分析，力传感器的选定和放大电路的设计三个方面阐述该电路设计思路，重点阐述了放大电路部分的设计过程，参数计算、误差及温漂控制，对部分电路进行了系统仿真，仿真结果表明设计方案工作稳定可靠、噪声小，抗干扰能力强，能保证该信号达到后续电路的接收要求。

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摘要：压力传感器的应用领域十分广泛,几乎渗透到了各行各业,基于MEMS技术的硅基压阻式压力传感器的研发与应用,受到了业界的普遍关注。压力传感器的发展趋势是小型化、集成化和智能化。基于企业实际项目需求,完成了压力传感器混合信号调理电路的设计与实现。

关键词：放大电路 信号调理 噪声控制

1、 引言

压力传感器在电子产品中的应用比较广泛，其信号调理电路通过对信号的调节变换，使信号达到后续电路的接收要求。电路的误差控制、抗干扰技术对电路的设计至关重要，电路的稳定性直接关系到单片机数据采集系统的准确性和产品的实用性。

本论文的信号调理电路主要用于电子称等衡器的前端信号处理，量程0―5Kg，其最大允许误差±1.5e(分度值e=2g)。本论文从误差分析，力传感器的选定和放大电路的设计三个方面阐述该电路设计思路。

2、硬件设计中误差解决方法

降低电路元器件产生的噪声、设置稳压电流源作传感器专用电源，可保证传感器输出信号精度高，纹波小，稳定可靠，选择合适的传感器。

由于组成电路的元件内部会产生一些噪声，并且实验中发现，噪声的功率与输入的电压有直接的关系，而且会对实验的参数产生较大的影响。在试验中对电阻等噪声较大的原件通过元件的噪声参数建立模型来进行系统分析。综合考虑成本及噪声性能，选择噪声较小的NE5532放大器电路，其相对噪声比优于同等价格的其他运算放大器。

传感器采用了N430-5kg应变式压力传感器，量程0～5kg，灵敏度为1.0mV/N，体积小，易携带;额定输出1.0±0.15mV/V，能够满足实验精度要求;并能够使产品具有便携性，力传感器后接电桥的以减少温漂，即电桥压力传感器的电桥电阻设为R1=R2=R3=R4=100Ω，差动工作，应变片使得电桥保持了平衡，使得电桥的输出电压与电阻变化有关，保持了一个即R1=R-△R，R2=R+△R，R3=R-△R，R4=R+△R，则电桥输出为

3、放大电路的分析与设计

整体电路设计如图3-1所示，包含两级放大电路，通过反馈设计提高了输出的准确性。第一级放大电路采用双运算放大器，此放大器小信号带宽10MHZ，功率带宽140KHZ，转换速率9V/us，符合一般控制电路的设计要求。第二级放大电路采用二阶低通滤波运算放大电路。

通过使用Multisim 12.0仿真软件中的函数发生器模拟在f0=10Hz下的滤波波形，其通带最大衰减为4.165518dB，阻带最大衰减为14.403186dB，其中R9和R11=R10//R12，由R12来确定放大倍数，算得Q=0.5，满足实验设计要求。

由于在 Multisim12.0仿真软件中，没有直接的电荷源信号，考虑到电阻应变式传感器输出为电压信号，改变传感器的应变重量，在形式上是以电压的形式输出的。在电路分析时可以把传感器看作一个电压源，其输出电压在其电电路中将信号传递给放大电路。所以在模拟仿真中，采用了TL431ACD 保证模拟信号输入端的稳定性。

4、 软件设计中的误差补偿

采用延迟法进行误差补偿，在系统中， 存在控制开关的抖动干扰。抑制这种噪声方法就是通过延时， 让接通或断开信号稳定后系统再工作， 就可以避免抖动干扰。

5、 结语

本设计的放大电路的带宽在890mHZ～123HZ，测得输入为2.756mv时，输出为217.177mv，放大倍数约100倍。整体上对各种误差来源给以充分的估计，并针对不同的情况采取不同的技术措施，以提高系统的抗干扰能力，保证了系统的准确、可靠。

参考文献：

[1]庄严.《电子秤与智能仪器的设计》.仪表技术，2002.2.

[2]刘同娟，马向国.《Multisim在电力电子电路仿真中的应-用》.电力电子，2006.2.

[3]殷铸灵，许良军.《小信号放大电路的噪声分析》.机电元件，2011.12.

[4]程林.超省电型电子秤的设计方案[J].福建：福建省计量科学技术研究所，2008.3.

[5]中华人民共和国计量检测规定JJG?539-97，1997.9.

压力传感器信号调理电路设计

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