智能仪器信号调理：常用放大器与通道设计详解

信号调理通道在智能仪器中扮演着至关重要的角色，它负责处理和转换被测量信号以便于后续的信号处理和数据采集。本文主要讨论了第二章《测控系统原理与设计》中的信号调理通道，特别是在输入部分，详细介绍了几种常见的放大器类型。 首先，常用的放大器类型包括仪用放大器、程控增益放大器以及隔离放大器。这些放大器的选择要考虑被放大信号的特性，如信号的频率范围、动态范围、线性度以及可能存在的噪声等因素。仪用放大器提供基本的信号放大功能，适用于一般的信号处理需求；程控增益放大器则可以根据系统控制指令自动调整增益，适应不同测量条件；隔离放大器则能提供电气隔离，保护信号不受外部干扰。 章节内容分为四个部分： 1. **模拟输入通道**：这是系统与微机之间的连接路径，通常包含传感器、调理电路（如滤波、放大、隔离等）、采集电路和A/D转换器等组件。根据采集方式的不同，输入通道可分为集中采集式（分时或同步）和分散采集式。集中采集式简单经济，适合中低速系统，而分散采集式则适用于高速系统，但成本较高。 2. **模拟多路切换与采集**：对于多路模拟输入，采用模拟多路切换器进行信号选择，然后通过采样保持器保持信号稳定，最后由A/D转换器将模拟信号转化为数字信号。这涉及到时间偏斜误差和同步问题，设计时需权衡成本与性能。 3. **传感器的选用**：传感器是信号输入通道的基础，其性能直接影响系统整体性能。设计者需明确系统需求，了解市场上的各种传感器选项，比较它们的技术参数和性价比，选择最合适的传感器。 4. **单元电路的级联设计**：在实际应用中，可能需要多个传感器和调理电路组合，通过级联来实现复杂的信号处理。这要求设计者对电路的连接和信号传递有深入理解，确保各部分协同工作。 信号调理通道中选择适当的放大器和优化信号采集方式是提高测控系统性能的关键，同时，传感器的选择和合理级联设计也是系统成功与否的重要因素。理解并掌握这些知识点有助于设计出高效、稳定和经济的测控系统。