电压的采集是我们进行电路设计常常用到的,具体的采集类型上又分为直流采集和交流采集,将源电压通过一系列的电路设计,最终通过ad(数模转换芯片或单片机内部ad)读入mcu,并执行相应的决策,是我们大多设计的要求。下文将通过具体的实例介绍如何设计合适的电压采集电路。
直流电压采集
要求:
采集一个输出范围为20v-28v的uo电压信号到0-3.3v的ad。
设计思路:
将20v到28v中的8v压差全部映射到0-3.3v的范围内,才内能更好的利用ad模块,所以首先将uo与20v做差分,将电压抬低到0-8v(注:有时碍于仪放信号输入电压的范围较小会先分压再抬低见形式二),然后通过电阻分压将8v映射到3.3v的范围内。
形式一:
1、利用现有的电压产生20v的基准电压
2、通过仪放将uo与20v差分(注:826的ref引脚为输出基准)
3、分压及输出阻抗匹配(电压跟随器)
4、输出钳位保护
形式二:
1、将uo分压7倍,即将0-28v映射到0-4v,同理将20v也分压7倍即要产生2.857v的电压基准
2、差分并放大2.887倍及钳位电路(计算方法:3.3/(4-2.857),差放直接输入给ad不需要阻抗匹配)
交流电压采集
要求:
采集单相正弦交流电的有效值范围为(0-24v)
设计思路:
通过电压互感器将电压读取到,并放缩到合适的范围内,输入给有效值检测芯片,再将有效值检测芯片的输出给ad
1、电压互感器读取
2、有效值检测芯片及保护电路
总结
不论电路设计的多么精确,误差总会是有的,所以在电路的设计基础上,再通过matlab将数据进行拟合,才能将误差进一步的消除。
原文标题:电压采集采样电路设计
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