正负电压测量电路 双极性电压测量电路 绝对值电路 加法器 保姆级仿真实测 --电路四库全书系列

2023-12-22 16:02:50

背景

想要搭建一个输入电压范围-150~ +150 V的测量电路，计划后级部分使用绝对值电路，将负电压转换为正电压，再进ADC。
本文介绍了常用的测量正负电压的方式。这次的文章主要讨论其中的绝对值电路。整理了2个绝对值电路，通过仿真测试电路精度效果。

前言

通常，测量正负电压电路的方式有两种。

1.加法器。

举例。通过加法器将输入电压和一个基准电压 5V相加，将-5V~+5V电压转换为 0 -10 V电压。
如下图，最左边是输入分压电路，将-10V电压分压为 -1V，然后后面是跟随器，再后面是进入加法器，加法器已经有了5V电压的偏置。输出就是4V电压。
在这里插入图片描述

2.绝对值电路

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本文主要介绍绝对值电路，加法器电路的详细实验后面再发布。

运行开发环境介绍

硬件环境1LTspice仿真软件
硬件环境 2scratch 在线电路仿真软件

实验器材

1PC电脑

实验步骤

搭建两种绝对值电路A 和B ，分别测试其输出电压的波形。

电路A

在这里插入图片描述

电路B

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实验1 ADA4522 电路A

实验条件

实验电路

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核心运放是ADAS4522-2
二极管 U8 U9 本想用IN4148 但是用仿真软件LTspices里没有，就放了ISS294

输入电压：

电压峰值： ±5V 正弦波
频率： 50HZ

实验结果

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绿色线是输入电压，±100V正弦波 输出只有5V
后来发现是因为 输入电压太高了，运放供电才只有±5V ，远超过运放供电电压了。

实验2 ADA4522 电路A

实验条件

在实验1的基础上，将输入INPUT电压改为：±5V
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输入电压

电压峰值： ±5V 正弦波
频率： 50HZ

实验结果

输入电压波形

绿色的
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输出电压波形

蓝色的。
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可以看到已经实现了绝对值效果，将正弦波小于0的部分变为了正电压。
但是放大后发现有毛刺。
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这个先留个悬念，后面再解释这个。先继续另一个绝对值电路的实验。

实验3 ADA4522 电路B

实验条件

实验电路

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还是用ADA4522-2作为核心运放搭建如上图的绝对值电路。

输入电压

和实验2一样 ±5V 50HZ 正弦波

实验结果

输入电压波形

绿色曲线

输出电压波形

蓝色曲线
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可以看到峰值部分出现抖动和萧峰（削峰 就是说峰值电压被削去一块~）

我本以为验证出来实验3这种形式电路存在绝对值转换问题了。
于是后面的实验打算把实验2的核心运放换位LT1001看能不能缓解实验2
峰值处的抖动。下面实验4将核心运放换为LT1001

实验4 LT1001 电路A

实验条件

实验电路

在这里插入图片描述

实验结果在这里插入图片描述

可以看到换用LT1001运放后削峰现象更明显了
明显钳位到了4V

这时我意识到应该是运放供电的问题。
查看了LT1001的手册，
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运放最低供电电压应该是13V

下一步实验5，将LT1001 供电改为±15V

实验5 LT1001 电路A

实验条件

实验电路

在这里插入图片描述
运放供电电压

改为±15V

其余条件和实验4一样。

实验结果

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可以看到 输入绿色 输出蓝色绝对值效果很好。
重合度也很高，说明精度也很不错。

由这个供电电压启发了我，实验2中 电路A也可能是因为运放ADA4522-2的供电电压问题影响了绝对值整流效果

查看ADA4522-2的手册
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发现供电电压范围 双电源：
±2.25V - ±27.5V 我们的±5V是在范围之内的。

但我们输入的电压是±5V 很接近它的输入电压了。
我们考虑将实验2的输入电压由 ±5V 正弦波降低一下， 改为±4V正弦波。
下面实验6就做这个实验。

实验6 ADA4522 电路B

实验条件

除了输入电压降低为4V外，其它条件和实验2相同。

实验电路

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实验结果

在这里插入图片描述
可以看到这回输出和输入电压绝对值关系很好，精度也很高。

容易踩得坑

注意运放的供电电压
绝对值电路的输入电压不要超过或者太接近运放的供电电压，要留有余量。

想了解我使用的电路仿真软件LTspice的使用教程的请关注我，后面推专门的教程。~

在这里插入图片描述

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_21370051/article/details/135147410
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