电路设计必备知识:电压电流采样、加减法运算、差分放大、光耦

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1、 差分放大电路

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。

2、 反相加法电路

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。

3、 同向加法电路

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。

4、光耦电路

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,光耦具有隔离的重要作用。

5、一种常用的电压采样电路

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。

6、一种常用的电流采样电路

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。

文章来源:雄哥谈科技 

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