信號(hào)調(diào)理電路往往是把來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過(guò)程、執(zhí)行計(jì)算顯示讀出和其他目的的數(shù)字信號(hào)。
模擬傳感器可測(cè)量很多物理量,如溫度、壓力、力、流量、運(yùn)動(dòng)、位置、PH、光強(qiáng)等。但是傳感器信號(hào)不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化,因此,在變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之前必須進(jìn)行調(diào)理。
調(diào)理就是放大,緩沖或定標(biāo)模擬信號(hào),使其適合于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入。然后,ADC對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,并把數(shù)字信號(hào)送到微控制器或其他數(shù)字器件,以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。
1.放大
放大器提高輸入信號(hào)電平以更好地匹配模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的范圍,從而提高測(cè)量精度和靈敏度。此外,使用放置在更接近信號(hào)源或轉(zhuǎn)換器的外部信號(hào)調(diào)理裝置,可以通過(guò)在信號(hào)被環(huán)境噪聲影響之前提高信號(hào)電平來(lái)提高測(cè)量的信號(hào)-噪聲比。
2.衰減
衰減,即與放大相反的過(guò)程,在電壓(即將被數(shù)字化的)超過(guò)數(shù)字化儀輸入范圍時(shí)是十分必要的。這種形式的信號(hào)調(diào)理降低了輸入信號(hào)的幅度,從而經(jīng)調(diào)理的信號(hào)處于ADC范圍之內(nèi)。衰減對(duì)于測(cè)量高電壓是十分必要的。
3.隔離
隔離的信號(hào)調(diào)理設(shè)備通過(guò)使用變壓器、光或電容性的耦合技術(shù),無(wú)需物理連接即可將信號(hào)從它的源傳輸至測(cè)量設(shè)備。除了切斷接地回路之外,隔離也阻隔了高電壓浪涌以及較高的共模電壓,從而既保護(hù)了操作人員也保護(hù)了昂貴的測(cè)量設(shè)備。
4.多路復(fù)用
通過(guò)多路復(fù)用技術(shù),一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)可以不間斷地將多路信號(hào)傳輸至一個(gè)單一的數(shù)字化儀,從而提供了一種節(jié)省成本的方式來(lái)極大地?cái)U(kuò)大系統(tǒng)通道數(shù)量。多路復(fù)用對(duì)于任何高通道數(shù)的應(yīng)用是十分必要的。
5.過(guò)濾
濾波器在一定的頻率范圍內(nèi)去處不希望的噪聲。幾乎所有的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用都會(huì)受到一定程度的50Hz或60Hz的噪聲(來(lái)自于電線或機(jī)械設(shè)備)。大部分信號(hào)調(diào)理裝置都包括了為最大程度上抑制50Hz或60Hz噪聲而專門設(shè)計(jì)的低通濾波器。
6.激勵(lì)