医学遗传学辅导教案_医学遗传学理论教案

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第6章 传感器与检测系统的信号处理技术

 教学要求

1．掌握直流电桥和交流电桥电路。2．掌握各种放大器的结构及特点。3．掌握信号的变换形式。 教学手段

多媒体课件

 教学重点

1．直流电桥、交流电桥的平衡条件

2．各种放大器的特点及应用

 教学课时

5学时  教学内容： 6.1.电桥电路 6.1.1直流电桥

直流电桥平衡条件：相邻两臂电阻的比值应相等，或相对两臂电阻的乘积应相等。按电阻应变片接入电桥电路的接法，电桥可分为： 1.单臂工作电桥： 2.等臂双臂工作电桥 3.等臂全桥工作电桥

三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。采用全桥（或双臂半桥）还能实现温度自补偿。

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R3R4

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E 直流电桥 6.1.2交流电桥

引入原因：由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于产生零漂，因此应变电桥多采用交流电桥。

由于供桥电源为交流电源，引线分布电容使得二桥臂应变片呈现复阻抗特性，即相当于两只应变片各并联了一个电容。

C1C2ZZ12

R2R1 UoUo

Z3Z4R3 R4

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(a)(b)

交流电桥

○ 6.2信号的放大与隔离

从传感器来的信号有许多是毫伏级的弱信号，须经放大才能进行A/D转换。系统对放大器的主要要求是：精度高、温度漂移小、共模抑制比高、频带宽至直流。

目前常用的放大器有以下几种型式：一种是高精度、低漂移的双极型放大器；另一种为隔离放大器，它带有光电隔离或变压器隔离的低漂移信号放大器，以及一个高隔离的DC/DC电源。

6.2.1运算放大器

1．反相放大器 2．同相放大器 6.2.2测量放大器

1．测量放大器的结构与特性

具有高共模抑制比、高速度、高精度、高稳定性、高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声的特点。

2．测量放大器集成电路（自学）3．测量放大器的使用

（1）差动输入端的连接：要注意为偏置电流提供回路。

（2）护卫端的连接：电缆的屏蔽层应连接测量放大器的护卫端。（3）R端、S端的连接：R端接电源地，S端接输出。6.2.3程控测量放大器PGA 程控测量放大器PGA是通用性很强的放大器，放大倍数可通过编程进行控制。1．浮点放大器型 2．增益电阻切换型 6.2.4 隔离放大器

1．AD277型双隔离式放大器 2．AD210型三隔离式放大器 6.3信号的变换

6.3.1 电压与电流转换

1．电压转换为电流：以A/D693为例

2．电流转换为电压：电阻式电流/电压转换电路 6.3.2 电压与频率的相互转换

实现电压/频率转换的方法很多，主要有积分复原型和电荷平衡型。V/F转换器常用集成芯片主要有VFC32和LM31系列。作业：P1351、6

一

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