对干扰有很强的抑制作用，尤其对正负波形对称的干扰信号抑制效果更好。三型过采样变换器由于采用了过采样技术和调制技术，增加了系统中数字电路的比例，减少了模拟电路的比例，并且易于与数字系统实现单片集成，因而能够以较低的成本实现高精度的变换器，适应了技术发展的要求。过采样技术图理想位转换串行输出数据格式图串行输出数据格式图串行输出数据格式与的接口电路设计在设计的接口电路时，需要考虑的个主要问题是如何将其转换输出的位串行数据读出并存储。有两种方案可以考虑是将的数据输出接口直接与的口相连，利用内部提供的串行接口或者采用软件来实现数据的读出和保存，该方案对的速度要求相对较高另方案是设计专门的硬件电路来实现数据的读出和存储，适用于采用低速的应用场合。图数字接口电路功能框图基于的数字接口电路部分的设计图接口功能框图图串并转换电路原理图图工作时序图性图过采样技术原理图调制及噪声整形技术图带模拟滤波和数字滤波的过采样图阶图调制器的频域线性化模型图整形后的量化噪声分布图二阶图信噪比与阶数和过采样倍率之间的关系数字滤波和采样抽取技术图的采样抽取四型智能仪器中常用的另种是型。它主要由转换器和计数器构成。型的特点是与积分式样，对工频干扰有定的抑制能力分辨率较高特别适合现场与主机系统距离较远的应用场合易于实现光电隔离。三常用集成芯片及其与智能仪器中微处理器的接口考虑到逐次逼近式具有转换速度快，精度较高，价格适中的优点，型具有转换精度高，价格低廉的优点，下面将介绍逐次逼近式和型及其与的接口。及其与微处理器的接口图的管脚图图单极性和双极性输入接法表的控制状态表图的位输出数据格式图启动转换和读数据时序图与的接口表系列产品主要性能比较二及其与微处理器的接口简介真正的位转换的动态范围低噪声，总谐波失真转换技术片内数字抗混叠滤波及电压参考最高采样率差动模拟输入单电源供电图功能框图图为假设，即第二级运算放大器增益为，则可以推出仪用放大器闭环增益为由上式可知，通过调节电阻，可以很方便地改变仪用放大器的闭环增益。当采用集成仪用放大器时，般为外接电阻。在实际的设计过程中，可根据模拟信号调理通道的设计要求，并结合仪用放大器的以下主要性能指标确定具体的放大电路。非线性度它是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。当增益为时，如果个位转换器有的非线性偏差，当增益为时，非线性偏差可达，相当于把位转换器变成位以下转换器，故定要选择非线性偏差小于的仪用放大器。温漂温漂是指仪用放大器输出电压随温度变化而变化的程度。通常仪用放大器的输出电压会随温度的变化而发生变化，这与仪用放大器的增益有关。建立时间建立时间是指从阶跃信号驱动瞬间至仪用放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。恢复时间恢复时间是指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的时间。显然，放大器的建立时间和恢复时间直接影响数据采集系统的采样速率。电源引起的失调电源引起的失调是指电源电压每变化，引起放大器的漂移电压值。仪用放大器般用作数据采集系统的前置放大器，对于共电源系统，该指标则是设计系统稳压电源的主要依据之。共模抑制比当放大器两个输入端具有等量电压变化值时，在放大器输出端测量出电压变化值，则共模抑制比可用下式计算也是放大般而言，位的理想传输函数由以下两个式子定义图理想的传输特性和量化误差转换器常用以下几项技术指标来评价其质量水平。分辨率的分辨率定义为所能分辨的输入模拟量的最小变化量。转换时间转换器完成次转换所需的时间定义为转换时间。精度绝对精度绝对精度定义为对应于产生个给定的输出数字码，理想模拟输入电压与实际模拟输入电压的差值。绝对精度由增益误差偏移误差非线性误差以及噪声等组成。相对精度相对精度定义为在整个转换范围内，任数字输出码所对应的模拟输入实际值与理想值之差与模拟满量程值之比。偏移误差。的偏移误差定义为使的输出最低位为，施加到模拟输入端的实际电压与理论值即所对应的电压值之差又称为偏移电压。增益误差增益误差是指输出达到满量程时，实际模拟输入与理想模拟输入之间的差值，以模拟输入满量程的百分数表示。线性度误差的线性度误差包括积分线性度误差和微分线性度误差两种。积分线性度误差积分线性度误差定义为偏移误差和增益误差均已调零后的实际传输特性与通过零点和满量程点的直线之间的最大偏离值，有时也称为线性度误差。微分线性度误差积分线性度误差是从总体上来看的数字输出，表明其误差最大值。但是，在很多情况下往往对相邻状态间的变增益的函数，它随增益的增加而增大，这是因为测量放大器具有个不放大共模的前端结构，这个前端结构对差动信号有增益，对共模信号没有增益。但的计算却是折合到放大器输出端，这样就使随增益的增加而增大。二程控增益放大器程控放大器是智能仪器的常用部件之，在许多实际应用中，特别是在通用测量仪器中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨力，常采用可变增益放大器。在智能仪器中，可变增益放大器的增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。图程控放大器原理框图三隔离放大器隔离放大器主要用于要求共模抑制比高的模拟信号的传输过程中，例如输入数据采集系统的信号是微弱的模拟信号，而测试现场的干扰比较大对信号的传递精度要求又高，这时可以考虑在模拟信号进入系统之前用隔离放大器进行隔离，以保证系统的可靠性。由于隔离放大器采用了浮离式设计，消除了输入输出端之间的耦合，因此具有以下特点能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。共模抑制比高，能对直流和低频信号电压或电流进行准确安全的测量。图集成隔离放大器图典型接法第三节转换器及接口技术转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压电阻电流时间等参量，但在般情况下，模拟量是指电压而言的。在数字系统中，数字量是离散的，般用个称为量子的基本单位来度量。图量化特性及量化误差价格进行对比，从中挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。对传感器的主要技术要求具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相致。转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要求。能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温耐高压防腐抗振防爆抗电磁干扰体积小质量轻和不耗电或耗电少等。能满足用户对可靠性和可维护性的要求。二可供选用的传感器类型对于种被测量，常常有多种传感器可以测量，例如测量温度的传感器就有热电偶热电阻热敏电阻半导体结温度传感器光纤温度传感器等好多种。在都能满足测量范围精度速度使用条件等情况下，应侧重考虑成本低相配电路是否简单等因素进行取舍，尽可能选择性能价格比高的传感器。大信号输出传感器为了与输入要求相适应，传感器厂家开始设计制造些专门与相配套的大信号输出传感器。传感器传感器传感器小信号放大信号修正与变换滤波微机微机转换光电耦合小电流小电压大电压大电流图大信号输出传感器的使用数字式传感器数字式传感器般是采用频率敏感效应器件构成，也可以是由敏感参数构成的振荡器，或模拟电压输入经转换等，因此，数字量传感器般都是输出频率参量，具有测量精度高抗干扰能力强便于远距离传送等优点。传感器放大整形光电隔离计算机传感器整形光电隔离计算机频率量输出开关量输出图频率量及开关量输出传感器的使用集成传感器集成传感器是将传感器与信号调理电路做成。例如，将应变片应变电桥线性化处理电桥放大等做成体，构成集成压力传感器。采用集成传感器可以减轻输人通道的信号调理任务，简化通道结构。光纤传感器这种传感器其信号拾取变换传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。在信号输入通道中采用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。二运用前置放大器的依据多数传感器输出信号都比较小，必须选用前置放大器进行放大。•判断传感器信号“大”还是“小”和要不要进行放大的依据又是什么•放大器为什么要“前置”,即设置在调理电路的最前端•前置放大器的放大倍数应该多大前置放大器后级电路图前置放大器的作用图两种调理电路的对比由于,所以这就是说，调理电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输入噪声。三信号调理通道中的常用放大器在智能仪器的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大器有仪用放大器程控增益放大器以及隔离放大器等。仪用放大器图仪用放大器的基本结构仪用放大器上下对称，即图中。则放大器闭环增益智能仪器的数据采集技术智能仪器的数据采集系统简称，是指将温度压力流量位移等模拟量进行采集量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储处理显示或打印的装置。第节数据采集系统的组成结构传感器模拟信号调理数据采集电路微机系统图数据采集系统的基本组成实际的数据采集系统往往需要同时测量多种物理量或同种物理量的多个测量点。因此，多路模拟输人通道更具有普遍性。按照系统中数据采集电路是各路共用个还是每路各用个，多路模拟输人通道可分为集中采集式和分散采集式两大类型。集中采集式图集中式数据采集系统的典型结构二分散采集式分布式分布式单机数据采集结构通信接口上位机数据采集站数据采集站数据采集站数据采集站模拟信号和数字信号网络式数据采集结构图分布式数据采集系统的典型结构第二节模拟信号调理在般测量系统中信号调理的任务较复杂，除了实现物理信号向电信号的转换小信号放大滤波外，还有诸如零点校正线性化处理温度补偿误差修正和量程切换等，这些操作统称为信号调理，相应的执行电路统称为信号调理电路。传感器前置放大低通陷波高通至采集电路图典型调理电路的组成框图传感器的选用传感器是信号输人通道的第道环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节之。要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器系统对传感器的技术要求其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，把同类产品的指标和价化更感兴趣。微分线性度误差就是说明这种问题的技术参数，它定义为传输特性台阶的宽度实际的量子值与理想量子值之间的误差，也就是两个相邻码间的模拟输入量的差值对于的偏离值。图的积分线性度误差图的微分线性度误差与微分线性度误差直接关联的个的常用术语是失码或跳码，也叫做非单调性。图的失码现象温度对误差的影响环境温度的改变会造成偏移增益和线性度误差的变化。二的转换原理比较型比较型可分为反馈比较型及非反馈直接比较型两种。高速的并行比较型是非反馈的，智能仪器中常用到的中速中精度的逐次逼近型是反馈型图逐次逼近式转换器原理二积分型图双积分双积分式的优点•对及时钟脉冲的长期稳定性无过高要求即可获得很高的转换精度。•微分线性度极好，不会有非单调性。因为积分输出是连续的，因此，计数必然是依次进行的,即从本质上说，不会