信号传输失真的问题！请各位大虾多多指教！

发表于 2009-1-15 08:53

如图1，IN端接的是一个信号源，信号源输出的是钟形脉冲信号，信号源的输出电阻小于10欧姆。OUT端接的是AD的输入口，其输入电阻大于10千欧姆。
信号源输出波形如图2所示。（每次输出的幅度可能不同，但是形状基本一致）。信号源输出的波形周期在1ms到2ms之间。
因为信号源中存在直流成分，所以我用一个电容（10uf）来隔直（未接R），但是接电容后用示波器探头测量OUT端，发现在上电的时候out端的电压是从高慢慢降到0，时间跨度为4秒以上。于是我又接了个电阻来给电容放电，阻值为5.1K。这样上电瞬间OUT端的高电平下降时间为75ms。满足我的设计要求。
问题来了……
当C为10UF，R为5.1K时，OUT端的波形也如图2所示，无明显失真。
当C为1UF，R为5.1K时，OUT端的波形如图3所示，有失真。
当C为0.1UF，R为5.1K时，OUT端的波形如图4所示，有严重失真。
而且我改变电阻值试过之后发现一个规律，就是RC时间越小，失真越严重。
我想请问各位大虾这是为何？
我设计的本意是使上电瞬间OUT端高电平下降时间小于10ms，所以RC要取得小，但是这样又会导致波形失真，还请各位大虾不吝赐教！小弟不胜感激！

发表于 2009-1-15 08:54

未失真的信号

发表于 2009-1-15 08:54

发表于 2009-1-15 08:55

发表于 2009-1-15 08:56

如何解决？

发表于 2009-1-15 10:40

单个脉冲的频谱很宽，而RC时间常数不一样，高通滤波的截止频率就不一样，输出波型也就不一样。解决方法是有的，关键是“上电瞬间OUT端高电平下降时间小于10ms”为何要有这样的条件？一般开机10MS内电路各部分未稳定，不宜作AD转换，延迟一会也没什么关系吧，不如说说电路是干什么用的。

发表于 2009-1-15 12:56

采用高通隔直就得面对稳定时间和波形失真之间的矛盾，

貌似也没什么办法，你可以通过具体计算得到一个你可以接受的折中结果。

详见《信号与线形系统分析》吴大正
以及《信号与系统分析》郑君里

对于搞模电的人来说，信号系统分析是基础课，不会的话就相当于一头猪少了一条猪腿

你的信号源直流成分很大吗？你可以调节信号源的OFFSET，把直流偏置减小。

或者把整个信号分压到足够小，然后不用隔直，把直流也一起采进AD

发表于 2009-1-15 12:59

啥牌子的？多少银子呀？听说有些国产的已经2、3千块了，真伟大呀。我也想买示波器了

发表于 2009-1-15 13:01

这个信号的越高端，其变化速率就越小，也就是其频率越低，所以RC时间常数小时，就无法保证这么低频的信号输出，
必然会出现下跌。当信号继续往右时，频率增加，所以输出端下降得更快，以至出现负值。

发表于 2009-1-15 22:10

电路主要检测系统上电时的一些参数，所以给AD采样的信号肯定要及时，否则难以达到要求。AD不属于测试系统内，早就已经上电了的。
直流成分相对于我要检测的信号来说已经很大了。我现在必须滤除直流成分。
示波器是泰克的，非国产，我的照片是用手机拍的。
另外请教圈圈：如果按你的说法“当信号继续往右时，频率增加，所以输出端下降得更快，以至出现负值”。那么当信号开始上升时，它也相当于一个高频信号，怎么会没有失真呢？
还有，信号往右时频率增加我理解，但是为什么输出端会下降的更快呢？
还请圈圈详解，谢谢！

发表于 2009-1-16 11:13

解决方法：
单片机检测被测对象的电源，在上电时，切换AD口为输出方式，低电平，等待10MS后恢复为高阻输入状态，也就是说在AD口输出一个10MS的低电平脉冲。这样被测对象在上电瞬时，电容C迅速充电至平衡状态，随后即可进行正常的AD检测了。C仍可选用大容量电容以减少失真

发表于 2009-1-16 12:40

在中间慢时，电容两端电压增加相对比较明显，为左正右负，当后面下降时，下降速度快，电容来不及放电，
当输入端为0时，右端依然为负，因此就出现了负值。

频率高时，电容近似短路，频率低时，电容充电，不再是短路了，所以输出波形失真。
而后面出现下冲，正是波形要保持不失真的表现，因为中间部分失真变低了，而后面
又要保持波形形状不变，那它不下冲一些，怎么做得到呢？

发表于 2009-1-17 08:19

按圈圈的话“当后面下降时，下降速度快，电容来不及放电”，那么应该是RC越小那么放电时间越短啊，那么岂不是在信号的下降沿RC值较小的回路容易放电些？也就是说RC值小的回路不容易失真，可是现实刚好相反啊？
小弟比较愚钝，还请大家多多指教!谢谢！

发表于 2009-1-17 10:09

而对于直流成分，当然要失真了。

出现负值，那是直流成分变了。高频不失真，是保持你信号的高频部分波形样子不变，你仔细比较一下，
最后一个图的快速下降沿过程是不是保持了不变？如果你的电容更小，那将会失真得更厉害，
先出现一个上冲，然后又下来回到0，当原来信号的下降沿出现时，变成了一个负峰，然后又回到0。

如果RC小到一定程度，连后面的快速信号它都来得及放电了，那输出信号就啥都没了...
就是因为RC时间常数不够小，才导致后面的快速下降部分能够重现。而另一个方面，由于
RC时间常数不够大，就导致上升部分保持的高度不够，结果整体往下移了；而到后面时，
由于RC时间常数够大了（相对快速下降的信号来说），所以下降的信号它又能保持原来的
输出，当然就要出现负值了。

打个比方吧，好比一根光滑的棍子，你手上还有油，竖直的抓着悬空，它当然是要
往下掉，直到落到地上（这跟你这个电路一样，如果输入一个直流电平，那么一段
时间之后输出就成0了）。如果这时你快速地往上提，那么这个棍子能够顺着你的手往上
移动，但是之后你移动的速度慢了，棍子不能继续顺着你的手往上移动，倒反会下
滑了，等它下滑一段时间之后，你再反过来，快速地往下移动，你说这个棍子会不会
被你插到土里面去了？（对应电路中就是否会出现负电平？）虽然你自己觉得自己往上移
的距离和往下移的距离一样，但是在提升速度慢时，棍子自己下滑了一段（也就是输入信号
增大时，输出信号却在降低，这是因为RC时间常数不够引起的），所以等到快速往下
运动时就会出现负值。

当然，如果摩擦力非常小（也就是RC时间常数很小），棍子也就不会插入
到土里（也就是没有负值出现），但是这是你也就无法提起棍子了。

打这个比方也许不大合适，因为动摩擦力跟速度是没关系的，跟压力有关，
就当你快速运动时会增加压力吧。

发表于 2009-1-17 16:28

圈圈一席话让我如醍醐灌顶啊！太谢谢了，我算是彻底明白了！再次感谢！

发表于 2009-1-19 15:07

就当是送给我的新年礼物吧，我要在新的一年里好好努力啊！！！

发表于 2009-1-19 22:33

发表于 2009-2-4 10:44

看似简单的电路，还是考验很多基础知识的，学习了！

发表于 2009-2-4 15:31

采用直流耦合差分放大器、适当调整直流工作点，既可大大减少传输失真，亦可满足减少输出直流成分的要求！

发表于 2009-2-13 20:31

回14楼圈圈的解释，有些没怎么懂,希望达人再解释下

“如果RC小到一定程度，连后面的快速信号它都来得及放电了，那输出信号就啥都没了...
就是因为RC时间常数不够小，才导致后面的快速下降部分能够重现。而另一个方面，由于
RC时间常数不够大，就导致上升部分保持的高度不够，结果整体往下移了；而到后面时，
由于RC时间常数够大了（相对快速下降的信号来说），所以下降的信号它又能保持原来的
输出，当然就要出现负值了。”

RC又大又小的有点晕~ 能说明白点么，比如输入方波上升沿，输入方波稳定幅值时等等~
个人觉得:
RC时间常数不够小，这令信号输入的响应时间和幅度大，才导致信号快速上升或下降部分能够重现,但是负值部分就不懂了请达人解答解答

信号传输失真的问题！请各位大虾多多指教！

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图2

图3

图4

就是搞不明白波形右边的那个负脉冲是怎么出现的？？

可以这样理解

这个矛盾好像不大好解决呀

你的示波器貌似国产呀

RC时间常数必须要够大，否则肯定会出现这样的现象

回楼上各位

这种情况我也试过

这个波形，是开始快，后来慢，再后来又快的

理解！

晕...由于电容的隔直作用，只能保证高频信号不失真

完全理解了！

多谢版主的裤子！

00解释的好

受益匪浅

采用电阻耦合差分放大器可大大减少传输失真

回14楼

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