Как измерить отрицательное напряжение с помощью АЦП?

Я работаю с микроконтроллером PIC со встроенным 10-битным АЦП и хочу измерить напряжение в диапазоне от -1 до -3 вольт.
Я думал об использовании op-amp в инвертирующем режиме, чтобы сделать напряжение положительным, а затем подать его на ADC микроконтроллера, но здесь мне нужно было бы включить операционный усилитель с отрицательным источником питания, верно ?. Я не хочу использовать отрицательный источник питания в настоящий момент и задавался вопросом, удалось ли достичь этой конфигурации? Вы можете помочь?

47 голосов | спросил Kevin Boyd 20 J0000006Europe/Moscow 2010, 12:58:39

7 ответов


39

An инвертирующий усилитель не нуждается в отрицательной направляющей для инвертирования напряжения.

gschem

Постарайтесь думать о своих рельсах питания, как о том, что обеспечивает ваш выход. Если вы посмотрите на схему, все контакты op-amp привязаны к напряжению 0 В или выше. Когда ваш диапазон от -1 до -3 заходит, он будет отображаться как противоположный от 1 до 3 на выходе. Это также дает вам некоторые преимущества в качестве буфера, так как входной импеданс вашего штыря очень не влияет на эту схему (пока R в || R f большой ).

Я согласен с тем, что простой разделитель резисторов выполняет эту работу - просто давая вам знать, что это также работает.

ответил Kortuk 20 J0000006Europe/Moscow 2010, 21:50:54
15

Вы можете использовать делитель напряжения, с одним концом, висящим на положительной направляющей. Скажем, у вас есть один с равными резисторами и источником питания 5 В, это приведет к напряжению между + 2В и + 1В для диапазона от -1 до -3 В.

  + 5V +
    |
    р
    |
    + - OUT
    |
    р
    |
IN - +
 
ответил Wim 20 J0000006Europe/Moscow 2010, 13:21:58
7

Идея делителя напряжения хороша, дешева, но дает вам проблему изменения измеряемого напряжения, будет видно как 1/2 изменение на входе АЦП. Если точные измерения представляют интерес, решение представляет собой стабилитрон в качестве нижней половины делителя. Если измеряемая вещь может терпеть потерю маленького потока тока, это будет отлично работать. Zeners не совсем плоские в обратном напряжении пробоя, особенно для очень малых токов, поэтому не делайте R1 слишком большим.

Теперь, чтобы увидеть, позволяет ли этот сайт стека обмена добавлять изображения ...

alt text

alt text

ответил DarenW 19 +04002010-10-19T07:49:48+04:00312010bEurope/MoscowTue, 19 Oct 2010 07:49:48 +0400 2010, 07:49:48
4

Это является стандартной схемой для такого рода преобразования. Я смоделировал его, чтобы доказать кому-то, что он сработал, следовательно, схема SPICE. Вам нужно выбрать соответствующие значения резисторов, они работают до тех пор, пока они равны 2R, 2R и R.

ответил Leon Heller 20 J0000006Europe/Moscow 2010, 18:15:50
3

Я работаю (неэлектроника) прямо сейчас, без удобной электроники sw или книг, так что это будет всего лишь приблизительная идея. Возможно, кто-то еще может заполнить детали ...

Попробуйте использовать текущее зеркало, используя пару транзисторов PNP, висящих на шине Vcc. Подайте отрицательный сигнал напряжения на входную сторону зеркала через соответствующий резистор. Затем токовый ток течет через выходной транзистор зеркала. С хорошо подобранным резистором вы создаете диапазон напряжений от 0 до Vcc.

РЕДАКТИРОВАТЬ - НОВИНКА: Вот текущая схема зеркала. Независимо от того, какой ток проходит через транзистор T1, T2 будет пытаться сделать тот же поток тока. Отрицательное напряжение, которое должно быть измерено относительно источника питания, которое я случайно выбрал равным 15 В, создает некоторый поток тока через R1 (измеряется в моделировании как «входной ток»). Если R2 были такими же, как R1, вы могли бы найти одинаковое напряжение на нем, если бы это было разрешено. Но он подключается к 0V (gnd) - наша схема основана исключительно на положительном источнике. Это не сработает, если мы не сделаем R2 меньше, скажем, 1/2 от R1, тогда напряжение на нем будет 1/2 от того, что есть на R1. Измерьте его, сделайте математику (привет, умножьте на 2, тяжело!), И вот вы где. Схема имеет разные значения, другое отношение alt text, но я думаю, что мы все можем обработать математику для этого.

Преимущество этого в простом делителе напряжения состоит в том, что 1) он выглядит более сложным, 2) это общий трюк в конструкции аналогового ИС. Поскольку я написал еще один ответ, используя диод Зенера, теперь я не уверен, почему это лучше, но это альтернатива делителю напряжения и может позволить получать разные диапазоны напряжений или что-то в этом роде. Теперь я позволяю другим прокомментировать мудрость или глупость этой идеи ... alt text alt text

ответил DarenW 16 +04002010-10-16T00:38:19+04:00312010bEurope/MoscowSat, 16 Oct 2010 00:38:19 +0400 2010, 00:38:19
0

Вам может даже не понадобиться операционный усилитель. Некоторые АЦП (например, MCP3304, см. Техническое описание: http://ww1.microchip.com /downloads/en/DeviceDoc/21697e.pdf имеют встроенный дифференциальный режим, где АЦП возвращает разность двух каналов, что может быть отрицательным числом. Если вы связываете один канал с землей (называемый псевдодифференциальным режим), АЦП может принимать отрицательное входное напряжение на другом и переводить его в отрицательное число, все без отрицательного напряжения.

Конечно, это применимо только в том случае, если ваш ADC поддерживает подобные вещи. Многие не имеют дифференциального режима вообще.

ответил dpdt 8 AMpFri, 08 Apr 2016 00:50:22 +030050Friday 2016, 00:50:22
-2

Я думаю, что есть уже очень хорошие ответы, но мне нравится публиковать другой подход, который я использую сам, чтобы сделать в основном то же самое.

Можно использовать инструментарий op-amp (например, LT1167)? Вам, однако, понадобится отрицательный рельс, но разве это не даст большей точности? а также более эффективные способы усиления напряжения, если хотите, просто добавив один резистор.

Добавление отрицательной направляющей так же просто, как добавление чего-то вроде minmax MCW03-05D05.

Проблема с использованием резисторов заключается в том, что очень трудно найти одинаковые резисторы, что даст вам ошибку, которую вам придется исправить.

ответил Nisse 16 AM00000050000005731 2013, 05:56:57

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132