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電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

 岐岐feng 2018-06-18

1、 差分放大電路

電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

上圖為典型的差分放大電路,也屬于減法電路。

其輸出公式為:UO=(R2+R4)×R3×U1/[(R1+R4)×R2]-R4×U2/R2。

實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候,一般取R1=R2,R3=R4,則輸出電壓為:UO=(U1-U2) ×R4/R1。

2、 反相加法電路

電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

上圖為反相加法電路,根據(jù)'虛斷'、'虛短'可求得它的輸出電壓運(yùn)算公式為:UO= -Rf(U1/R1+U2/R2+U3/R3),

一般我們?nèi)1=R2=R3,則輸出電壓為:UO= - Rf / R1 × (U1+U2+U3)。

平衡電阻Re=R1//R2//R3//Rf。

3、 同向加法電路

電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

上圖為同相加法電路,可以根據(jù)'虛斷'、'虛短'和戴維寧定理進(jìn)行計(jì)算,

輸出公式為:UO=(1+Rf/R1)[U1×Ri2// Ri3/( Ri1+ Ri2// Ri3)+ U1×Ri1// Ri3/( Ri2+ Ri1// Ri3)+ U1×Ri1// Ri2/( Ri3+ Ri1// Ri2)],

當(dāng)Ri1= Ri2= Ri3時(shí),UO=1/3×(U1+U2+U3) ×(1+Rf/R1),

若取Rf=2 Ri1,則UO=U1+U2+U3,是一個(gè)完美的加法電路。

4、光耦電路

電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

光耦發(fā)光二級(jí)管的輸入電阻要根據(jù)光耦的工作電流進(jìn)行計(jì)算,不要隨便選取,否則會(huì)導(dǎo)致電路無效或者可靠性不高,損壞元器件。光耦的工作電流一般1mA-80mA之間,實(shí)際情況要根據(jù)芯片資料所提供的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。一般情況選取5mA-20mA都是可以的,當(dāng)然有的光耦比較靈敏1mA電流以下也能正常工作,設(shè)計(jì)電路時(shí)也是需要考慮的,否則會(huì)引起誤動(dòng)作,導(dǎo)致產(chǎn)品功能故障,光耦具有隔離的重要作用。

5、一種常用的電壓采樣電路

電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

如圖所示該電路中,輸入電壓(V_IN)經(jīng)過電阻R47和R50、R51分壓后經(jīng)過差分跟隨運(yùn)放電路,然后經(jīng)過RC低通濾波器進(jìn)行濾波輸入至ADC采樣(DSP、單片機(jī)ADC采樣接口或ADC采樣芯片),經(jīng)過處理后得到相應(yīng)的ADC采樣數(shù)字信號(hào)。

該電路后面接了一個(gè)電壓跟隨器,用作緩沖級(jí)或隔離級(jí),提高輸入阻抗,降低輸出阻抗。

6、一種常用的電流采樣電路

電路設(shè)計(jì)必備知識(shí):電壓電流采樣、加減法運(yùn)算、差分放大、光耦

如圖所示該電路中,采樣電阻為R62(此處50mΩ),當(dāng)電流流過采樣電阻R62時(shí),即將電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的微小電壓,然后經(jīng)過差分放大(假設(shè)電流為1A,則采樣電阻R62兩端的電壓為50mV,在經(jīng)過差分運(yùn)放放大,該差分運(yùn)放放大倍數(shù)為24k/2.49k≈9.64(倍),即放大后輸出電壓約為0.482V。),濾波后輸入至ADC采樣接口。

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