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电路设计必备差分放大加减法运算光耦电压电流采样

2022-08-16 来源:贵阳农业机械网

一、 差分放大电路

上图为典型的差分放大电路,也属于减法电路。

其输出公式为:uo=(r2+r4)×r3×u1/[(r1+r4)×r2]-r4×u2/r2。

实际应用的时候,一般取r1=r2,r3=r4,则输出电压为:uo=(u1-u2) ×r4/r1。

二、 反相加法电路

上图为反相加法电路,根据“虚断”、“虚短”可求得它的输出电压运算公式为:uo= -rf(u1/r1+u2/r2+u3/r3),

一般我们取r1=r2=r3,则输出电压为:uo= - rf / r1 × (u1+u2+u3)。

平衡电阻re=r1//r2//r3//rf。

三、 同向加法电路

上图为同相加法电路,可以根据“虚断”、“虚短”和戴维宁定理进行计算,

输出公式为:uo=(1+rf/r1)[u1×ri2// ri3/( ri1+ ri2// ri3)+ u1×ri1// ri3/( ri2+ ri1// ri3)+ u1×ri1// ri2/( ri3+ ri1// ri2)],

当ri1= ri2= ri3时,uo=1/3×(u1+u2+u3) ×(1+rf/r1),

若取rf=2 ri1,则uo=u1+u2+u3,是一个完美的加法电路。

四、光耦电路

光耦发光二级管的输入电阻要根据光耦的工作电流进行计算,不要随便选取,否则会导致电路无效或者可靠性不高,损坏元器件。光耦的工作电流一般1ma-80ma之间,实际情况要根据芯片资料所提供的参数进行计算。一般情况选取5ma-20ma都是可以的,当然有的光耦比较灵敏1ma电流以下也能正常工作,设计电路时也是需要考虑的,否则会引起误动作,导致产品功能故障。

五、一种常用的电压采样电路

如图所示该电路中,输入电压(v_in)经过电阻r47和r50、r51分压后经过差分跟随运放电路,然后经过rc低通滤波器进行滤波输入至adc采样(dsp、单片机adc采样接口或adc采样芯片),经过处理后得到相应的adc采样数字信号。

该电路后面接了一个电压跟随器,用作缓冲级或隔离级,提高输入阻抗,降低输出阻抗。

六、一种常用的电流采样电路

如图所示该电路中,采样电阻为r62(此处50mω),当电流流过采样电阻r62时,即将电流转化为相应的微小电压,然后经过差分放大(假设电流为1a,则采样电阻r62两端的电压为50mv,在经过差分运放放大,该差分运放放大倍数为24k/2.49k≈9.64(倍),即放大后输出电压约为0.482v。),滤波后输入至adc采样接口。

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