3.1 模拟信号处理简介在线视频

大家好

下面讲第三章

模拟和模数混合电路

在这一章中我们主要从应用的角度

讲这两种电路它的特点

如何去选择 如何设计

另外需要说明的是

在这一章的电压

我们用V和U两种符号来表示

下面讲第一节模拟信号处理简介

在第一章中

我们知道电子系统它处理的对象

主要是电信号

而电信号主要是从传感器而来

那么传感器处理的信号有模拟和数字信号

而我们的模拟电路主要就是处理模拟信号

那么我们回顾一下

第一章讲的电子系统的组成

那么里面就有模拟电路

那它主要是用来处理模拟信号的

首先从传感器来的信号

如果是模拟信号的话

需要通过模拟电路进行处理

然后交由模数转换电路

处理成数字信号以后

再交给微处理器或SoC进行处理

而如果负载执行器

它需要的信号是模拟信号的话

那么从微处理器或者SoC出来的数字信号

需要经过数模转换电路

然后转换成模拟信号以后

再交由模拟电路进行进一步的处理

然后交给执行器进行动作

那么在这个电子系统中

我们可以看到模拟电路

主要是在电子系统的前端和后端

进行模拟信号的处理

那么模拟信号主要有哪些处理的方法呢

我们来看一下

首先从传感器来的模拟信号

那么它的信号有一个特点就是比较小

比如说电压信号

它可能微伏级是或者是毫伏级的信号

另外会有干扰和噪声

那这种信号就是

首先我们要经过一个叫预处理的过程

因为信号比较小

所以我们就要对它进行放大

用信号处理电路去进行放大

另外如果有干扰

干扰不是很大的话

我们需要把它滤除

可以用滤波电路去实现

但是如果干扰比较大

比如说有的干扰可以上百伏 上千伏

可能会对设备甚至操作的人产生这个危害

那这时候我们需要用隔离电路去进行处理

所以预处理电路里头可能会有信号的放大

有滤波器 有隔离放大器

接下来处理完成的信号

还需要进行进一步的处理

比如说有的信号它需要进行运算

例如我们前面讲过的声波信号

采集和处理系统中的声波信号

那么每一个声波探头接收的时候

它会接收到四个信号

那有可能会需要进行加法的处理

于是我们第二个过程就是信号的处理

在这个处理的环节中

主要的电路就是运算电路

也就是一些数学运算的电路

比如说相加 相减 乘 除

对数 指数 积分 微分等等

处理完成的信号

一般来说它就达到了用户的一些需求

但是这时候如果要把它转换成数字信号

交给微处理器或者SoC进行处理的话

这时候就需要通过两种电路

一种是我们前面说的模数转换电路ADC

还有一种就是进行简单的数字化处理

就是比较器

就可以处理成数字信号

那如果从微处理器或者SoC出来的

数字信号

要变成模拟信号的话

它可以通过DAC进行处理

经过DAC处理以后

如果它的信号的幅度或者是功率

还不足以驱动负载的话

那么有时候我们还需要通过功放电路

进行进一步的功率的放大

然后再去驱动负载

那这时候从功放电路出来的模拟信号

就比较大了

从这个过程中我们可以看出来

模拟信号的处理有预处理电路

有处理电路

还有就是比较器

另外还有就是功率放大电路

那我们来看一下

模拟电路一般的设计的方法

对于实际的应用电路

一般来说它主要是由集成运放

然后引入负反馈以后

来组成这些模拟电路

那我们知道负反馈有四种

根据应用的需求

来选择不同的组态的负反馈

比如你如果要放大一个电压信号

从电压放大到电压

那这时候我们可以用电压串联的负反馈

如果要实现电流到电压的转化

或者说电流到电压的放大

可以选择电压避免负反馈

如果要实现一个电流的放大

电流到电流的放大

这需要选择电流并联负反馈

如果要实现电压到电流的转换

或者电压到电流的放大

那么需要选择电流串联负反馈

集成运放引入负反馈以后

我们知道它有一个特点

大家还记得吗

那就是虚短和虚断

在设计电路的时候

我们要注意利用这个特点去分析电路

常用的这个负反馈组态

主要是电压串联和电压并联

也就是实现电压的放大

或者是电流到电压的放大

在设计电路的时候

主要的元器件就是用到了集成运放

那么集成运放的选择就非常重要

选择的时候

通常可以从以下几个方面的指标去考虑

第一个就是电源的电压

运放是用单电源供电还是双电源供电

要考虑清楚

第二个就是它的工作的温度范围

第三个就是它的精度的指标

主要是有两个方面

一个是输入失调电压UIO

还有一个就是跟噪声相关的一些指标

第四个就是它的增益带宽积

我们也简称为GBP

增益带宽积是指放大倍数和带宽的乘积

那么在实际选用的时候

要根据信号的带宽

以及电路的电压放大倍数来选择这个指标

实际选择的时候要选择一个增益带宽积

比实际应用的增益带宽积

要大十倍以上的这种运放

这样的话它的性能会比较好

当然条件不允许的话

也可以大几倍也可以

第五个指标叫速率 也叫压摆率

这主要是在信号

就是输出的模拟信号比较大的时候

要考虑这个指标

例如输出的电压值

幅度如果大于一伏以上

通常会需要考虑这个指标

例如模数转换器

它通常处理的信号相对会大一些

那么这时候它前端的那个运放输出的信号

通常也会比较大

这时候这个运放就要考虑它的速率的问题

接下来的一个指标就是共模抑制比

这是在输入信号里头有共模的电压

这时候就需要考虑

运放的共模抑制比这个指标

如果这个指标比较高

那么处理的模拟信号的精度

会比较高一些

最后一个指标就是功耗

那这时候主要有两个指标要考虑

一个是静态功耗

一个是输入的偏置电流

那什么时候去考虑这个功耗呢

也就是说你对这个设备它所消耗的功率

也就是消耗的电源的能量有限制的话

你可能就要考虑这个指标

比如说一些手持设备或者是野外作业

或者是航空航天的一些电子系统

那它设计的时候

就可能需要考虑功耗的问题

那这两个指标

静态功耗反映的是

电路在静态工作的时候的一个功耗

那么一般希望这个功耗比较低

还有一个就是输入的偏置电流

那么这个也能够反映电路

在静态工作的时候它的功耗

通常集成运放要从不同的生产厂家去选择

那么主要的生产模拟器件的厂商包括两个

一个是德州仪器公司TI

一个是AD公司

这两个公司都是美国的公司

感谢您的观看