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1、几种特殊模拟信号的预处理方法张娟（中国航空计算技术研究所，陕西西安710068）摘要：控制系统逐步由模拟系统向数字系统转变，对控制系统的精确度提出了更高的要求。提高模/数转换的精确度显得至关重要。介绍三种特殊的模拟信号（电流型信号、交流电压信号、小电压信号）的预处理方法，这些信号经过滤波、分压限幅、信号放大等预处理，消除杂波干扰，增加信号的驱动能力和抗干扰能力，提高信噪比。这些方法经过工程验证，已成功运用，信号稳定。关键词：模拟信号、A/D转换、预处理、信噪比Severalpretreatmentmethodsofspecialanalogsignal
2、ZhangJuan(AeronauticsComputingTechniqueResearchInstitue,Xi’an710068)Abstract:Incontrolsystem,analogsystemgraduallybeingreplacedonthedigitalsystem,A/Dconversionaccuracyhasputforwardhigherrequirements.Threekindsofspecialanalogsignalpretreatmentmethodareintroducted,suchascurrentsig
3、nal,theACvoltagesignalandsmallvoltagesignal.Thesesignalafterfiltering,distributingVoltageandamplifyingthesignalpretreatment,eliminatenoise,increasethesignaldrivingabilityandanti-interferenceability,toimprovethesignaltonoiseratio.Thesemethodsareverifiedbyengineeringpractice,hasbe
4、ensuccessfullyused.Keywords:analogsignal,A/Dconversion,pretreatment,signaltonoiseratio1引言无论是工业控制还是航空、航天以及军事领域，计算机正逐步成为控制系统的核心部件，尤其那些对精确度要求高的系统，例如瞄准目标、着陆范围、油量计算等等都对控制系统提出了更高的要求。如何提高精确性与准确性，减小误差范围，是技术上必须面对的问题。控制系统由模拟系统转变为数字系统，其目的就在于实现精确控制，精确度起到至关重要的作用。例如燃油油量的控制由指针刻度盘的形式转变为数字化，使得显示
5、更加直观同时更加准确。那么如何使得经过模/数转换的精度满足实际要求，除了采用高分辨率的转换芯片外，模拟信号的前端处理显得尤为重要。在模拟电路中，模拟信号的形式多种多样（包括电流型信号、交流电压信号、小电压信号、电阻型信号等等），这些信号在A/D转换前，要首先对其进行滤波、分压限幅、信号放大等预处理，消除杂波干扰，增加信号的驱动能力和抗干扰能力，提高信噪比,为A/D转换提供良好的输入信号。同时使用隔离、保护等电路避免输入信号可能发生的超压等异常现象对模块内部器件的损坏。本文介绍几种特殊的模拟信号的预处理方法，这些方法经过工程验证，已成功运用，经处理后的模
6、拟信号分辨率、信噪比均得到明显提高，信号稳定[1]。2电流型信号的预处理方法该模拟量信号为差分输入的电流型信号，输入范围0—10mA（有效使用区间2—7mA），在A/D转换前先对其进行预处理，电路如图1所示。5bIR4IR5aC5R1VOUT121523152R5R4AGNDDDR3C4R2AGND152632C1C2C3IHILAGNDAGNDINA105+AD713-图1电流型信号的预处理电路IH、IL为电流信号的两个输入端。首先采用精密电阻R1（R1=505Ω）进行I/V转换，将电流型信号转换为电压信号，取样到1—3.5V，用C1电容进行单线干扰
7、的双线平衡，并在双线上通过C2，C3进行一阶滤波，之后通过精密增益差分放大器（INA105）将差分信号转化为单端信号（G=1），平衡电阻保护采用INA105内部的精密电阻。为提高转换分辨率，接入运算放大器AD713（G=2），将其量化到2—7V（△=5V），同时采用C4、C5有源二阶低通滤波去除干扰，保证测量精度，提高信噪比。在运放电路(AD713)中，根据“虚短”和“虚断”的概念，可知VPin2=VPin3=Vb,IR4=IR5,而IR4=（Va-0）/R4，IR5=（VOUT-Va）/R5，所以（Va-0）/R4=（VOUT-Va）/R5，而R5=
8、R4，故VOUT=2*Va，根据“虚短”的概念，Va=Vb，所以VOUT=2*Vb，实现2倍的
