www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁 > 技術(shù)學(xué)院 > 技術(shù)前線
[導(dǎo)讀]雙極性電壓測量電路 負(fù)電壓測量電路 正負(fù)電壓測量電路 運(yùn)放OP07運(yùn)用 加法器 電壓跟隨器

一、 需求:

1. 測量電壓范圍-100V~+100V

2. 元器件:越簡單越好

3. 精度:待定。

二、設(shè)計(jì)電路結(jié)果:

分壓電路+電壓跟隨器+加法器+分壓電路得到0~3.3V間的電壓,再通過STM32系列芯片的ADC進(jìn)行采集


閾值電壓單位

三、測量結(jié)果:

分別對-100V, 0V, +100V進(jìn)行測試如下圖:

100V輸出2.5V,即100V對應(yīng)著2.5V


閾值電壓單位

0V輸出1.25V,即0V對應(yīng)著1.25V


閾值電壓單位

-100V輸出8.71uV約等于0V,即-100V對應(yīng)著0V,所以,實(shí)際值 = (采樣值 - 1.25)/(2.5 - 0)*(100 - (-100))

即 實(shí)際值 = (采樣值 - 1.25)* 80


閾值電壓單位

四、概念及原理:

1. 電壓測量概念:

電壓是指電場力對電場中的單位正電荷由一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)所作的功稱為電壓。電壓測量是電子電路測量的一個重要內(nèi)容。是許多電參量測量的基礎(chǔ)。

參考:https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%8E%8B%E6%B5%8B%E9%87%8F/12605747

2. 電壓測量原理:

分直流電壓測量和交流電壓測量。

直流電壓測量

正電壓測量:通常用電阻分壓法+ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,后用處理器采集即可。(注:很多控制器現(xiàn)在已經(jīng)集成了ADC模塊)

負(fù)電壓測量:通常先轉(zhuǎn)換為正電壓,一般用絕對值電路,或者加法器將負(fù)電壓轉(zhuǎn)換為正電壓,然后參考正電壓采集原理即可。

交流電測量

方法一:一般用橋式電路進(jìn)行整流,然后濾波,再進(jìn)行分壓測量(參考直流正電壓測量)

優(yōu)點(diǎn):電路簡單,占用面積較小。

不足:精度難以做到精準(zhǔn),一般在5%左右。

方法二:用電流互感器或者電壓互感器,轉(zhuǎn)換為電流或電壓后,再通過電阻分壓后,通過ADC進(jìn)行采集。

優(yōu)點(diǎn):精度較高。

不足:模塊較大,占用電路板較多地方,不適合小體積產(chǎn)品使用。

已驗(yàn)證過的方案一電路,可以參考如下:電阻值要改下,RO11為512k,ROT為5k。


閾值電壓單位

3. 運(yùn)放簡介:

概念:參考維基百科:


閾值電壓單位

因?yàn)檫\(yùn)放涉及的知識點(diǎn)太多,這里就簡單介紹下運(yùn)放最常用的一些原理,及常用的幾個電路如:過零比較器,加法器,減法器,電壓偏移電路等。

一個特點(diǎn):輸入阻抗大,輸出阻抗小。

兩大重要原則:“虛短”與“虛斷”。

“虛短”的意思是正端和負(fù)端接近短路,即V+=V-,看起來像“短路”;

“虛斷”的意思是流入正端及負(fù)端的電流接近于零,即I+=I-=0,看起來像斷路(因?yàn)檩斎胱杩篃o窮大)。


閾值電壓單位

舉幾個常見電路,并對其通過虛短虛斷進(jìn)行分析。

參考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/27595184

總結(jié)的太好了,就直接摘過來了,就不再拓展了。

放大電路

反相比例放大電路


閾值電壓單位

圖2.2 比例放大電路

圖2.2是典型的比例放大電路,根據(jù)“虛短”及“虛斷”法則可以很簡單的計(jì)算得到結(jié)果:


閾值電壓單位

等式2.1中負(fù)號,代表輸出和輸入相位相差180°。

推導(dǎo)過程:

(1)、電流的流入等于流出,所以i1=i2+13。由“虛斷”法則得知i3=0A,所以i1=i2。

因此,根據(jù)第一章介紹的“疊加法則”,得到:


閾值電壓單位

(2)、又根據(jù)“虛短”法則,得知運(yùn)放的正負(fù)兩個端等同于“短路”,所以V+=V-。而因?yàn)檫\(yùn)放的正端子V+被R3下拉至地平面,所以V-=V+=0V,代入等式2.2可得到:


閾值電壓單位

再由等式2.3,進(jìn)一步得到公式2.1,


閾值電壓單位

因?yàn)閂out與Vin成線性的比例關(guān)系,因此這個典型放大電路被稱為比例放大電路。

關(guān)于R1,R2及R3的選值:

1)、R1,R2及R3應(yīng)該在K級,不宜達(dá)到M級;

2)、R3應(yīng)該等于或近似于R1與R2的并聯(lián),以消除偏置電流的影響。

差分放大電路


閾值電壓單位

圖2.3 差分放大電路

圖2.3為差分放大電路,它是圖2.2反相比例放大電路的“變種”。類似與反相比例放大電路的分析方法,可以得到結(jié)論:


閾值電壓單位

當(dāng)R1=R3并且R2=R4時(shí),得到等式2.5。這就是此電路命名的由來,它可以對差分信號進(jìn)行放大。


閾值電壓單位

同相放大電路

上文介紹的放大電路會引起相位翻轉(zhuǎn)180°,圖2.4為同相放大電路,顧名思義,輸出和輸入保持相同的相位。理想的運(yùn)放具有輸入阻抗無窮大,輸出阻抗無窮小的特點(diǎn),同相放大電路保持了運(yùn)放的這種特性。


閾值電壓單位

圖2.4 同相放大電路

分析圖2.4,應(yīng)用運(yùn)放的“虛短”,可知V2=V1;此外,因?yàn)檫\(yùn)放的“虛斷”,輸出電壓的電流全部流經(jīng)R2和R1,因此V2由R1和R2對Vout分壓得到。


閾值電壓單位

因此,


閾值電壓單位

調(diào)節(jié)R2可以電路的放大倍數(shù)。

注意,同相放大電路的應(yīng)用場合具有局限性,一般只用于直流電平的放大,不適合用于交流信號的放大,因?yàn)樗鼤⒔涣餍盘柕闹绷髌秒妷阂徊⒎糯?,從而使其偏置電位發(fā)生偏移。帶參考電平的反相比例放大電路在信號放大時(shí)比較有實(shí)用性。


閾值電壓單位

實(shí)際上只是在圖2.3的差分放大器的基礎(chǔ)上加一個隔直電容C1,具體原理待日后講解有源濾波器時(shí)再分析。

電壓跟隨電路


閾值電壓單位

圖2.5 電壓跟隨電路

圖2.5是運(yùn)放的一種特殊應(yīng)用方式,很容易得到結(jié)論Vout=Vin。輸出電壓跟隨輸入電壓,因此稱之為“電壓跟隨器”。

電壓跟隨電路是圖2.4同相放大電路的衍生產(chǎn)物,是放大倍數(shù)為1的同相放大電路。前文已介紹理想的同相放大電路的輸入阻抗無窮大,輸出阻抗無窮小。

基于此特性,電壓跟隨電路一般用于信號的隔離。簡單舉例說明,如圖2.6,由R1和R2產(chǎn)生參考電壓供給下一級電路使用,因?yàn)橄乱患夒娐返牡刃?nèi)阻會影響R1和R2的分壓比,因此參考電壓將會發(fā)生變化,如果內(nèi)阻不是固定的,則此電路將無法使用。


閾值電壓單位

圖2.6 不可靠的參考電壓電路

比較可靠的設(shè)計(jì)如圖2.7所示:


閾值電壓單位

圖2.7 可靠的參考電壓電路

儀器放大電路


閾值電壓單位

圖2.8 儀器放大電路


閾值電壓單位

圖2.8是典型的儀器放大電路,顧名思義此方法電路使用于小信號的放大,一般用于傳感器信號的放大。傳感器的輸出信號很小,一般只有幾毫伏到幾十毫伏。

電路由兩級放大電路組成,第一級由A1,A2組成,同相輸入,輸入阻抗高,電路結(jié)構(gòu)對稱,可很好的抑制零點(diǎn)漂移;第二級由A3組成,良好的共模抑制比,輸入阻抗高,增益在大范圍內(nèi)可調(diào)。

選值要求:R4=R5,R6=R7,R8=R9(保持電路的對稱性),R3為可調(diào)電阻,用于調(diào)節(jié)電路增益。電路輸入輸出的關(guān)系式如下:


閾值電壓單位

推導(dǎo)過程:

實(shí)際上,儀器放大電路是前文所述的同相放大電路及差分放大電路的綜合體。分析方法可以參考前文的闡述。

(1)、首先分析由A1和A2組成的同相放大電路。

由“虛短”及“虛斷”原則,推導(dǎo)得到:


閾值電壓單位

(2)、進(jìn)一步分析由A3組成的差分放大電路。

由“虛短”及“虛斷”原則,推導(dǎo)得到:


閾值電壓單位

(3)、聯(lián)合等式2.9和2.10得到結(jié)論:


閾值電壓單位

比較器

1)、簡單的比較器


閾值電壓單位

圖2.9 簡單的比較器

圖2.9是最簡單的比較器電路,它利用的原理是“理想的運(yùn)放具有無窮大的增益”。因此,V+與V-之間稍有電壓差,即可引起輸出的翻轉(zhuǎn)。微弱的電壓差經(jīng)運(yùn)放放大引起輸出飽和。


閾值電壓單位

Av為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)(一般為100dB左右,即十萬倍)。當(dāng)V+大于V-時(shí),輸出為正飽和(接近VCC,但是無法達(dá)到);當(dāng)V-大于V+時(shí),輸出為負(fù)飽和(接近-VSS,但是無法達(dá)到)。連接V+至地,構(gòu)成過零比較器,如圖2.10所示。


閾值電壓單位

圖2.10 過零比較器

圖2.10的過零比較器雖然簡單,但是并不實(shí)用,它的問題在于比較器只有一個臨界電壓,輸入信號上的雜波易引起輸出誤操作,如圖2.11所示。


閾值電壓單位

圖2.11,信號雜波引起的比較器誤操作

2)、遲滯比較器(The hysteresis comparator)

相對于上文所述的簡單比較器,比較實(shí)用的是遲滯比較器,如圖2.12所示。


閾值電壓單位

圖2.12,遲滯比較器

相比簡單比較器,遲滯比較器只是增加了一個電阻R2。這將引起怎樣的微妙變化呢?

通俗地說,R2在輸入與輸出之間搭起了一座橋梁,輸出的變化可以通過R2傳遞至輸入,然后比較器的閾值將隨輸出的變化而改變,達(dá)到了磁滯的目的。

如果需要定量分析,所有的比較器的原理都是一樣的,利用運(yùn)放的放大倍速為“無窮大”,將V+與V-之間的微弱電壓差進(jìn)行放大,達(dá)到飽和輸出。所以,首先計(jì)算比較器的臨界電壓值(V+),得到等式2.11。


閾值電壓單位

顯然,R2的作用是將輸出電壓引入臨界電壓。因?yàn)閂out會有兩種狀態(tài)+Vsat和-Vsat,所以遲滯比較器也將有兩個臨界電壓(Vth_H及Vth_L)。


閾值電壓單位

表格2.1,遲滯比較器的狀態(tài)表


閾值電壓單位

表格2.1可以很好的解釋遲滯比較器的工作原理,圖2.8是另一種有效的表達(dá)遲滯比較器工作原理的方式。設(shè)計(jì)合適的Vth_H及Vth_L,使(Vth_H-Vth_L)大于雜波幅值,可以有效的避免因?yàn)檩斎胄盘柹系碾s波引起的誤操作。


閾值電壓單位

圖2.13,遲滯比較器的狀態(tài)矢量圖

3)、窗口比較器

窗口比較器用于判別輸入電壓是否落在某一個范圍之內(nèi),圖2.14是典型的窗口比較器。

其中,URH>URL,D1和D2不能省略,防止兩個運(yùn)放輸出電平相反時(shí)損壞運(yùn)放。比如,運(yùn)放A1輸出VOH,但是運(yùn)放A2輸出VOL,D1導(dǎo)通,但是D2截止,因此電流不會從A1流入A2,避免大電流損壞器件。


閾值電壓單位

圖2.14,窗口比較器

窗口比較的工作原理如圖2.15所示。

1)、Uin>URH>URL,A1輸出UOH,A2輸出UOL,D1導(dǎo)通,D2截止,Uout=UOH;

2)、Uin

3)、URL< Uin


閾值電壓單位

圖2.15,窗口比較器的邏輯

五、OP07運(yùn)放簡介:

參考官網(wǎng)文檔:


閾值電壓單位

常用的幾個典型電路:

絕對值電路:


閾值電壓單位

尺寸:


閾值電壓單位
本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字: 驅(qū)動電源

在工業(yè)自動化蓬勃發(fā)展的當(dāng)下,工業(yè)電機(jī)作為核心動力設(shè)備,其驅(qū)動電源的性能直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中,反電動勢抑制與過流保護(hù)是驅(qū)動電源設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的兩個環(huán)節(jié),集成化方案的設(shè)計(jì)成為提升電機(jī)驅(qū)動性能的關(guān)鍵。

關(guān)鍵字: 工業(yè)電機(jī) 驅(qū)動電源

LED 驅(qū)動電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”,其穩(wěn)定性直接決定了整個照明設(shè)備的使用壽命。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,LED 驅(qū)動電源易損壞的問題卻十分常見,不僅增加了維護(hù)成本,還影響了用戶體驗(yàn)。要解決這一問題,需從設(shè)計(jì)、生...

關(guān)鍵字: 驅(qū)動電源 照明系統(tǒng) 散熱

根據(jù)LED驅(qū)動電源的公式,電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比,輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

關(guān)鍵字: LED 設(shè)計(jì) 驅(qū)動電源

電動汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表,正逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動汽車的核心技術(shù)之一是電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng),而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件,其性能直接影響到電動汽車的動力性能和...

關(guān)鍵字: 電動汽車 新能源 驅(qū)動電源

在現(xiàn)代城市建設(shè)中,街道及停車場照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進(jìn)步,高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)光源,成為大功率區(qū)域...

關(guān)鍵字: 發(fā)光二極管 驅(qū)動電源 LED

LED通用照明設(shè)計(jì)工程師會遇到許多挑戰(zhàn),如功率密度、功率因數(shù)校正(PFC)、空間受限和可靠性等。

關(guān)鍵字: LED 驅(qū)動電源 功率因數(shù)校正

在LED照明技術(shù)日益普及的今天,LED驅(qū)動電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會影響LED燈具的正常工作,還可能對周圍電子設(shè)備造成不利影響,甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此,采取有效的硬件措施來解決L...

關(guān)鍵字: LED照明技術(shù) 電磁干擾 驅(qū)動電源

開關(guān)電源具有效率高的特性,而且開關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機(jī)重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動電源

關(guān)鍵字: LED 驅(qū)動電源 開關(guān)電源

LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字: LED 隧道燈 驅(qū)動電源
關(guān)閉