5、传感器知识全解析：从模拟到数字的探索

传感器知识全解析：从模拟到数字的探索

1. 信号采样与抗混叠滤波

在信号处理中，采样是关键环节。不同奈奎斯特区域对信号进行采样时，可能会出现信号混淆的情况。例如，频率为0.15fs的虚线信号，以及频率为(1 - 0.15)fs和(1 + 0.15)fs的实线信号，在采样时刻（用方框表示）可能无法区分。为避免这种情况，在将信号传递给模数转换器（ADC）之前，通常需要使用抗混叠滤波器。像之前讨论过的一些滤波器，往往就足以完成这一任务。

2. 电源供应

传感器和微控制器的正常运行都离不开电力，而这通常由电源提供。常见的电源供应方式是使用变压器将墙上的220V或120V交流电压降压到常用的5 - 20V范围，这取决于变压器的额定值和初级与次级绕组的匝数比。

由于大多数电子电路需要直流电压，因此需要对变压器次级绕组输出的交流电压进行整流。以下是几种常见的整流方式：
- 单二极管整流 ：使用一个具有适当功率额定值的整流二极管，如左图所示。二极管只允许电压单向通过，有效切断交流电压的负半周。但这种方式的输出电压波动较大，可以通过添加一个几百微法的大电解电容来进行一定程度的平滑。电容在正半周充电，负半周放电，为电路提供电荷。负载电流越大，所需的电容就越大。同时，负半周的功率会在二极管中耗散，导致二极管发热，可能需要为其配备散热片。
- 桥式整流电路 ：由四个具有适当功率额定值的二极管组成，如右图所示。在正半周，一组二极管导通；在负半周，另一组二极管导通。该电路本质上是将交流正弦波转换为正弦波的绝对值。虽然仍然需要平滑电容，但相同电容下，输出电压的纹波要小得多。

变压器和