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模拟系统
模拟系统是将各类待处理物理量通过各种传感器转换为电信号,使电信号的电压、电流、相位、频率等参数与某物理量具有直接的对应关系。
此对应关系是对原始物理量的模拟。如:电视系统将光信号转换成电信号,再将电信号转换成光信号;测量温度的仪表将温度转换成电信号后经处理再转换成磁信号,通过指针表示温度值。
优点:整个处理过程中,电信号的相关参数始终与原始物理量有直接的对应关系,即模拟关系。
数字系统
数字系统是将被处理的物理量首先转换成模拟的电信号,在对电信号处理之前先经过A/D转换,将模拟信号转换成数字信号。
状态只有“0”和“1”。数字信号可以根据需要再经D/A变换成模拟电信号,再由电信号转换成物理量。
数字系统的优点:抗干扰强、便于处理、可采用高度集成的数字器件,便于利用计算机技术等。
但不论模拟系统还是数字系统都要用模拟电子电路。
(1)器件模型的精度有限。
(2)计算方法简化。
(3)模拟电路的种类较多。
(4)电路的技术指标众多。
(5)模拟器件种类繁多。
(6)分布参数和干扰对模拟电路的影响较大。
(7)要求设计者具有较高的综合素质。
模拟电路设计的注意点
(1)注意技术指标的精度及稳定性,考虑元器件的温度特性,电源电压波动,负载变化及干扰的因素的影响。
(2)重视级间阻抗匹配问题。(反射)
(3)元器件的选择应注意参数的分散性及温度的影响。(发散与收敛、温漂)
(4)调试中应遵循先单元后系统,先静态后动态,先粗调后细调。(调零、温度补偿等)
将需要处理的物理量转化为电信号,以电信号的电压、电流、频率、相位等参数模拟被处理的物理量,用电子技术对电信号的处理,达到对物理量的处理,这种处理方式叫模拟方式。
以模拟处理方式为主,应用电子技术完成信号处理的系统称为模拟电子系统。
定义:
模拟电子系统的设计阶段(续)
4)拟订框图中模块的指标。
5)确定单元电路的技术指标。
6)系统设计的优化。
任务:根据系统级设计时所制定的各个子模块的指标,选定合理的电路结构、电路参数和器件,使之达到指标的要求,实现各个子模块的功能。
举例:交流电压表的设计
具体指标:
(1)电压测量范围:50uV-30V
(2)电压量程:1mV,3mV,10mV,100mV,1V,3V,30V,300V。
(3)被测信号频率范围:2HZ-500HZ。
(4)频率响应:以1KHZ的不均匀性为基准,分别为2HZ-200KHZ<±3%;2HZ-500KHZ<±5%。
(5)输入阻抗:在1KHZ下,输入阻抗不低于2M,输入电容小于60PF。
(6)测量误差:<±%。
(7)用磁电式表头指示测量结果。
系统设计
1)可行性分析
该仪表被测量电压范围、输入阻抗和误差要求均属于常规性指标,易达到。电压表应用放大和整流技术,所用器件可选范围很宽,因此设计可行。
2)信号处理流程分析
衰减(使输入较大电压值的被测信号具有合适幅度)→放大(使被测信号的幅度满足后续整流电路的要求)→整流(将正弦信号转支流以驱动表头)→由表头指示测量结果
系统设计(续)
T1衰减器用于调节输入档,T2公共衰减器
衰减
T1
阻抗
变换
整流
放大
A2
阻抗
变换
衰减
T2
放大
A1
量程和开关
电
源
被测信
号
表
头