| 測量電子電路設計(濾波器和模擬OP放大器電路) |
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| 培養對象 |
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2. 各大專院校、中等專業學校的計算機、電氣、電子等專業的準備從事電子產品開發、應用的應往屆畢業生；
??3. 社會上工程技術人員和高級電工、電氣技師； 從事各種數字化、儀器生產與加工的從業人員。
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4. 電子維修人員。 |
| 基礎要求 |
| 有一定的模擬知識. |
| 上課時間和地點 |
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上課地點：【【上海】：同濟大學(滬西)/新城金郡商務樓(11號線白銀路站) 【深圳分部】：電影大廈(地鐵一號線大劇院站)/深圳大學成教院 【北京分部】：北京中山/福鑫大樓 【南京分部】：金港大廈(和燕路) 【武漢分部】：佳源大廈（高新二路） 【成都分部】：領館區1號（中和大道）
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課程大綱 |
全部授課內容均在計算機和實驗器材上實際操作。 |
| 《測量電子電路設計(濾波器和模擬OP放大器電路)培訓班》課程大綱 |
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第一階段 濾波器(從濾波器設計到鎖相放大器的應用) |
第1部分 概述
1.1 濾波器的特性與種類
1.1.1 各種濾波器——本書介紹頻率意義上的濾波器
1.1.2 噪聲與濾波器的帶寬
1.1.3 濾波器對白噪聲的濾波效果
1.1.4 防混浠作用的低通濾波器
1.1.5 高通濾波器(HPF)的作用
1.1.6 帶通濾波器(BPF)的作用
1.1.7 帶阻濾波器(BEF)的作用
1.1.8 模擬濾波器與數字濾波器
1.1.9 能夠自制的濾波器
1.1.10 由廠家制作的濾波器
1.2 濾波器的頻率響應與時間響應特性
1.2.1 濾波器的階數與衰減陡度
1.2.2 大平坦：巴特沃斯特性
1.2.3 快速調整階躍響應的貝塞爾特性
1.2.4 實現陡峭特性的切比雪夫特性
1.2.5 更加陡峭——橢圓(Elliptic)特性
1.2.6 濾波器的副作用——對響應特性的影響
1.2.7 高通濾波器的時間響應特性
1.2.8 帶通濾波器的時間響應特性
第2部分 RC濾波器與RC電路網絡的設計
2.1 簡單的RC濾波器
2.1.1 RC低通濾波器的特性
2.1.2 DC前置放大器上附加RC濾波器
2.1.3 RC濾波器的多級連接
2.2 加深對RC電路網絡的印象
2.2.1 表現電路網絡動作的萬能曲線
2.2.2 設計時利用漸近線
2.2.3 高頻截止／低頻截止的A萬能曲線
2.2.4 描述相位返回特性的B萬能曲線
2.2.5 PLL電路中應用的高頻截止的B萬能曲線
2.2.6 應用于0P放大器相位補償的低頻截止的B萬能曲線
第3部分 有源濾波器的設計
3.1 概述
3.1.1 有源濾波器——確定參數值時的自由度高
3.1.2 2階有源濾波器設計基礎
3.2 有源低通濾波器的設計
3.2.1 經常使用的正反饋型2階LPF(增益=1)的構成
3.2.2 5階巴特沃斯LPF的計算例
3.2.3 使LPF具有放大率的濾波電路
3.2.4 正反饋型LPF(增益≠1)的構成
3.2.5 減小元件靈敏度和失真的多重反饋型LPF
3.2.6 有源LPF的高頻特性
3.3 有源高通濾波器的設計
3.3.1 正反饋型2階HPF的構成
3.3.2 5階切比雪夫HPF的計算例
3.3.3 多重反饋型HPF的構成
3.4 狀態可調濾波器的設計
3.4.1 狀態可調濾波器的概念
3.4.2 反轉型與非反轉型在特性上的差別
3.4.3 在可變頻率一可變Q的通用濾波器中的應用
3.4.4 狀態可調濾波器模塊
3.4.5 低失真率的雙截型濾波器
3.5 帶通濾波器的設計
3.5.1 將LPF與HPF級聯
3.5.2 Q-10以下的1個OP放大器的多重反饋型BPF
3.5.3 中心頻率為1kHz，Q=5的帶通濾波器
3.5.4 2個放大器的高Q值BPF
3.5.5 能夠用于評價OP放大器噪聲的帶寬100Hz的BPF
3.6 帶阻濾波器的設計
3.6.1 使用BPF的帶阻濾波器
3.6.2 測量失真用的雙T陷波濾波器
第4部分 LC濾波器的設計
4.1 LC濾波器概述
4.1.1 LC濾波器在10kHz以上的使用價值高
4.1.2 利用歸一化表和模擬器使設計變得簡單
4.1.3 LC濾波器的兩種類型
4.2 LC濾波器的設計
4.2.1 低通LC濾波器的設計
4.2.2 歸一化表的使用方法
4.2.3 由低通濾波器(LPF)變換為高通濾波器(HPF)
4.2.4 變換為帶通濾波器(BPF)
4.2.5 BPF的帶寬越窄響應越慢
4.3 LC濾波器的實驗制作
4.3.1 附有5階低通濾波器的前置放大器
4.3.2 巴特沃斯BPF的試制
第5部分 模擬LC型有源濾波器的設計
5.1 模擬LC的概念
5.1.1 不希望使用線圈
5.1.2 實現FDNR的電路
5.2 實用的FDNR濾波器的設計
5.2.1 5階LPF的設計
5.2.2 特點——不受OP放大器直流漂移的影響
5.2.3 注意大輸入電平
5.2.4 信號源電阻為0Ω的FDNR濾波器
5.2.5 信號源電阻為0Ω的FDNR 5階低通濾波器的試制
5.2.6 抗誤差用7階切比雪夫濾波器的設計
5.2.7 特性的檢驗
5.2.8 利用高速A／D轉換器減輕濾波器的負擔
5.2.9 將電容變換為電感的GIC
第6部分 濾波器使用的RLC
6.1 濾波器使用的電阻器
6.1.1 各種電阻器
6.1.2 濾波器電路中的金屬膜電阻器
6.1.3 電阻的頻率特性
6.2 濾波器使用的電容器
6.2.1 電容器要注意等效串聯電阻Rs
6.2.2 精密濾波器中不使用鋁電解電容器
6.2.3 疊層陶瓷電容器
6.2.4 薄膜電容器
6.2.5 苯乙烯電容器
6.2.6 云母電容器
6.3 濾波器使用的線圈
6.3.1 線圈的種類和等效電路
6.3.2 微型電感(圓筒形)
6.3.3 壺形鐵心
6.3.4 用壺形鐵心制作電感器的要點
6.3.5 基于壺形鐵心的：1OOmH電感器的設計
6.3.6 方形金屬外殼電感器
6.3.7 環形鐵心
6.3.8 環形鐵心電感器的設計例
第7部分 變壓器對噪聲的阻斷／抑制作用
7.1 變壓器概述
7.1.1 不可輕視變壓器的作用
7.1.2 變壓器的基本動作
7.1.3 變壓器的等效電路
7.1.4 決定低頻特性的激磁電感和線圈電阻
7.1.5 決定高頻特性的泄漏電感和線圈電容
7.2 利用輸入變壓器改善測量放大器的噪聲特性
7.2.1 利用輸入變壓器使信號升壓
7.2.2 進一步改善低噪聲OP放大器電路的噪聲特性
7.2.3 輸入變壓器也有除去共模噪聲作用
7.2.4 輸入變壓器的參數
7.2.5 將變壓器輸出開路求激磁電感
7.2.6 將變壓器輸出短路求泄漏電感
7.2.7 輸入變壓器的典型參數
7.2.8 輸入變壓器的模擬
7.2.9 高頻范圍凸峰的補償
7.3 除去來自電源的噪聲
7.3.1 電源噪聲的混入由變壓器的參數規格所決定
7.3.2 電源變壓器的形狀
7.3.3 阻斷共模噪聲的靜電屏蔽
7.3.4 抑制泄漏磁通的電磁屏蔽
第8部分 共模扼流圈的應用
8.1 復習——電子設備的外來噪聲
8.1.1 外來噪聲有共模型和簡正型
8.1.2 簡正模噪聲及措施
8.1.3 由于共同接地發生的共模噪聲
8.1.4 設備內部的共模噪聲
8.2 共模扼流圈的應用
8.2.1 共模扼流圈的作用
8.2.2 共模扼流圈的等效電路
8.2.3 共模扼流圈的繞制
8.2.4 選擇泄漏電感小的扼流圈
8.3 電源用傳輸濾波器
8.3.1 傳輸濾波器的動作
8.3.2 傳輸濾波器的選用
8.3.3 傳輸濾波器的數據與使用狀態下不同
8.3.4 傳輸濾波器的安裝方法
8.3.5 注意脈沖電流使鐵心飽和的問題
8.3.6 注意傳輸濾波器漏電流引起的觸電
8.3.7 意外情況下的共模扼流圈鐵心
第9部分 鎖相放大器的原理與實驗
9.1 鎖相放大器概述
9.1.1 通頻帶變窄與Q值的提高
9.1.2 鎖相放大器的結構
9.1.3 相敏檢測器PSD
9.1.4 乘法運算中轉換——同步檢波
9.1.5 不需相位調整的雙相位鎖相放大器
9.1.6 動態余量表征能夠允許的噪聲量
9.1.7 相位噪聲決定測量極限
9.1.8 用時間常數表征低通濾波器的特性
9.1.9 噪聲密度的測量
9.2 鎖相放大器的實驗
9.2.1 試制的鎖相放大器概況
9.2.2 使用74HC4046的PLL
9.2.3 VCO特性的改善
9.2.4 利用相位頻率型比較器進行相位比較
9.2.5 參考信號電路的具體構成
9.2.6 產生準確的參考信號
9.2.7 PLL低通濾波器參數的計算
9.2.8 相位調整電路
9.2.9 PLL電路響應特性的確認
9.2.10 相位調整電路的設計要點
9.2.11 PSD的設計要點
9.2.12 時間常數電路的設計要點
9.2.13 DC增益與動態余量
9.2.14 矢量運算求振幅和相位
9.2.15 鎖相放大器的調整
第10部分 鎖相放大器的使用方法
10.1 熟練使用鎖相放大器
10.1.1 鎖相放大器產品的結構
10.1.2 鎖相放大器的使用環境
10.1.3 關于參考信號
10.1.4 輸入信號的連接方法很重要
10.1.5 輸入端的差動平衡
10.1.6 設定動態余量的方法
10.2 鎖相放大器應用范圍的擴大
10.2.1 檢測微小變化
10.2.2 輸出信號有跳動時的觀測方法
10.2.3 截光器的應用——光測量
10.2.4 光源特性變化的補償——使用截光器的雙光束法
10.3 利用鎖相放大器的應用測量
10.3.1 廣闊的微小信號測量領域
10.3.2 在紅外分光光度計中的應用
10.3.3 在2次量子光分光分析中的應用
10.3.4 在光聲光譜儀中的應用
10.3.5 在超導材料評價中的應用
10.3.6 在金屬材料張力試驗中的應用
10.3.7 俄歇電子能譜分析技術(Auger Electron Spectroscopy，AES)
10.3.8 在金屬探測器中的應用
103.9 在渦流探傷儀中的應用
10.3.10 在RLC測量儀中的應用
10.3.11 在測定化學阻抗中的應用
10.3.12 在電子束測量中的應用 |
第二階段 模擬(從OP放大器實踐電路到微弱信號的處理) |
第1部分 前置放大器的低噪聲技術
1.1 前置放大器應該具備的性能
1.1.1 能夠可靠地放大信號
1.1.2 低頻電路的輸入阻抗要高
1.1.3 前置放大器中采用非反轉放大電路
1.2 熱噪聲(Thermal Noise)
1.2.1 電阻中產生的熱噪聲
1.2.2 熱噪聲的性質
1.2.3 噪聲的單位——(噪聲密度)
1.3 OP放大器電路中產生的噪聲
1.3.1 非反轉放大電路中產生的噪聲
1.3.2 雙極晶體管0P放大器與FET輸入OP放大器
1.3.3 0P放大器噪聲的三個頻率范圍
1.3.4 用噪聲系數NF評價放大器的噪聲
1.3.5 噪聲系數NF的意義
1.4 前置放大器的頻率特性和失真特性
1.4.1 放大電路的頻率上限
1.4.2 振幅增大時的頻率特性
1.4.3 線性度與失真率
第2部分 低噪聲前置放大器的設計、制作及評價
2.1 前置放大器的設計
2.1.1 前置放大器
2.1.2 0P放大器(NJM5534)的噪聲特性
2.1.3 消除失調漂移的電路
2.1.4 超級伺服電路的積分常數
2.2 前置放大器的調整及特性的確認
2.2.1 直流失調電壓及其調罄
2.2.2 增益頻率特性的確認
2.2.3 輸出大振幅時頻率特性的確認
2.2.4 觀察過渡響應特性
2.2.5 電路的噪聲特性
2.2.6 計算輸入換算噪聲電壓密度
2.2.7 測量輸入換算噪聲電壓密度的頻率特性
2.2.8 失真率
第3部分 電流輸入放大器的設計
3.1 電流輸入放大器概述
3.1.1 電流輸入放大器
3.1.2 實現電流輸入放大器的兩種電路
3.1.3 從噪聲角度看負反饋電流輸入前置放大器的效果
3.1.4 檢測大電流的電流輸入前置放大器
3.2 負反饋電流輸入前置放大器的設計
3.2.1 負反饋電流輸入前置放大器的S／N
3.2.2 負反饋電流輸入前置放大器的模擬
3.2.3 負反饋電流輸入用OP放大器的選擇
3.2.4 反饋電阻——大電阻的選擇
3.2.5 前置放大器的實裝技術
3.3 實際的負反饋電流輸入放大器
3.3.1 試制的電流輸入放大器的概況
3.3.2 實際特性的測量
3.4 CT中使用的電流輸入放大器
3.4.1 測量用電流互感器(CT)的特性
3.4.2 實際的CT用前置放大器
第4部分 負反饋電路的解析與電路模擬
4.1 穩定負反饋電路的構成
4.1.1 負反饋電路
4.1.2 負反饋的優點與缺點
4.1.3 開環、閉環及其穩定性
4.1.4 穩定的負反饋電路的相位特性
4.1.5 實際的OP放大器中分布有多個電容器
4.1.6 含有兩個滯后要素的情況
4.1.7 具體的模擬例
4.1.8 為了減小高頻特性的犧牲，合成兩個時間常數
4.1.9 大反饋量下實現穩定的負反饋
4.1.10 給β(反饋)電路追加相位超前補償
4.2 電容性負載對0P放大器的影響
4.2.1 OP放大器接電容性負載
4.2.2 測量OP放大器的輸出阻抗
4.2.3 由廠商提供的宏模型模擬輸出阻抗
4.2.4 電容性負載特性的模擬
4.2.5 實際測量電容性負載特性
4.2.6 減小電容性負載影響的電路
第5部分 差動放大器技術的應用
5.1 共態噪聲的消除
5.1.1 常態噪聲與共態噪聲
5.1.2 共態噪聲轉換為常態噪聲
5.2 差動放大器
5.2.1 差動放大器
5.2.2 差動放大器與輸入電纜的連接
5.2.3 高輸入阻抗的FET OP放大器
5.2.4 輸入偏置電流的影響
5.2.5 減少輸入偏置電流影響的方法
5.2.6 要注意FETOP放大器輸入失調電壓的溫度漂移
5.2.7 差動放大器的性能——共態抑制比
5.3 改良的差動放大器
5.3.1 一個OP放大器的差動放大器
5.3.2 使用多個OP放大器的差動放大器
5.3.3 信號電纜電容成分的影響
5.3.4 消除電纜電容的隔離驅動 。
5.3.5 用同相電壓驅動電源
5.3.6 差動放大器產品——測試設備用放大器
5.4 差動放大器的實驗
5.4.1 制作的前置放大器概況
5.4.2 確定電路的參數
5.4.3 試制的差動放大器的增益一頻率特性
5.4.4 制作的差動放大器的CMRR特性
5.4.5 噪聲與失真特性
5.4.6 確認電源升壓對CMRR特性的改善
第6部分 隔離放大器的使用
6.1 隔離放大器的作用
6.1.1 隔離放大器
6.1.2 處理不同電位的信號
6.1.3 切斷接地環路
6.1.4 保證安全，防止誤動作和事故的擴大
6.2 隔離放大器的結構
6.2.1 ISO放大器的內部結構
6.2.2 應用變壓器的ISO放大器
6.2.3 應用光耦合器的ISO放大器
6.2.4 使用電容器的ISO放大器
6.3 隔離放大器的特性
6.3.1 選用ISO放大器的要點
6.3.2 隔離態噪聲抑制特性IMRR
6.3.3 絕緣阻抗
6.3.4 ISO放大器的絕緣耐壓
6.3.5 ISO放大器的頻率特性
6.3.6 ISO放大器的直線性
6.3.7 ISO放大器的噪聲
6.3.8 直流失調的溫度漂移
6.4 隔離放大器的使用方法
6.4.1 隔離放大器與前置放大器的相對位置
6.4.2 消除噪聲的濾波器的配置
6.4.3 不輸入無用的高頻信號
6.4.4 當噪聲源靠近ISO放大器時
6.4.5 ISO放大器的實裝——絕緣是重要的問題
6.4.6 外接電源——使用DC／DC轉換器
6.4.7 不使用ISO放大器的隔離的方法
6.4.8 輸入浮置的信號調節器
6.5 基于光耦合器的非調制型隔離放大器的制作
6.5.1 試制隔離放大器
6.5.2 從分析光耦合器的特性入手
6.5.3 隔離放大器的設計
6.5.4 關于線性傳輸
6.5.5 測量頻率特性
6.5.6 隔離特性IMRR
6.5.7 失真特性與噪聲特性
6.5.8 使用保證特性相似的光耦合器 |
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