求教：电流采集电路

只看该作者 · 2019-5-8 21:45

下面图是小弟在一个已有的电流采集板上抠下来的，Multisim做了下仿真，
第一个运放用于IV转换，
电流源实际上是从互感器，只是出来的信号是方波交流电流信号，幅值最大为+/-0.5uA
仿真可以看到一些过程，但还是有挺多看不懂的地方求教：
1. 在U2D处量信号，是一个IV转换并加了2.5V的偏置电压后的方波没问题。
这个2.5V偏置除了避免使用双电压给运放供电外，还有什么用处吗？
2. 第二级的U2A运放电路的放大倍数是怎么计算的？有点懵。。。
3. 这个整个的采集电路还有两个附加电路，目前就想先吃透这个电路，附加电路随后上传
求教大侠帮忙分析下....

只看该作者 · 2019-5-8 21:49

这个电路的VCC2_5A, VDC12（5V）都是使用基准电压芯片+运放的方式做的电源，感觉这个板做的还是挺细致的，想搞明白点，留着备用....

只看该作者 · 2019-5-8 22:21

1）ADC的输入范围是0~5V吧。
2）看《模拟电路》教材。

只看该作者 · 2019-5-8 23:23

R2D2 发表于 2019-5-8 22:21
1）ADC的输入范围是0~5V吧。
2）看《模拟电路》教材。

是的，原电路是这个范围，不过这个范围的问题好解决

只看该作者 · 2019-5-8 23:26

viseng 发表于 2019-5-8 23:23
是的，原电路是这个范围，不过这个范围的问题好解决

你怎么解决？？？

现在的电路很容易分析，你把2.5V看成GND，把GND看成-2.5V，把5V看成+2.5V就行了。

只看该作者 · 2019-5-9 00:42

R2D2 发表于 2019-5-8 23:26
你怎么解决？？？

现在的电路很容易分析，你把2.5V看成GND，把GND看成-2.5V，把5V看成+2.5V就行了。 ...

搞清这两级的放大，然后调整偏置电压和放大倍数，但这个电路我还是有些解惑在里面，回头我把附加的两个电路加上来，帮忙分析下，谢谢

只看该作者 · 2019-5-9 09:43

从仿真看，有加偏置和没加偏置完全就是两回事，我在仿真中，试了下加2.5V，1.25V和将VCC2_5A接地，放大倍数完全不一样，有高手出来帮忙分析下吗？

只看该作者 · 2019-5-9 09:55

本帖最后由 viseng 于 2019-5-9 10:30 编辑

5楼回复倒提醒我试下不同的偏置电压下的结果：
在加0.5V，1V，1.25V，2.5V偏置情况下，输出除偏置（中心电平）不一样外，波形幅值是一样的，在输入为+-0.5uA时，输出幅值有0.5V左右。
但把偏置电压改为0V，或直接接地，输出幅值只有0.13mV了，
求解

只看该作者 · 2019-5-9 10:12

具体结结如下：
1.加0.5V偏置，输出偏置在2.3V
2.加1V偏置，输出偏置在2.8V
3.加1.5V偏置，输出偏置在3.3V
也就是这里有一个共同的差值是1.8V，如果加0V偏置，却没有预想中的1.8V偏置的正常波形输出

只看该作者 · 2019-5-9 14:00

自已顶一下，求教高手这个偏置问题。。。

只看该作者 · 2019-5-9 21:34

U2D的输出就是2.5-I*R5,第二级正比例放大，第二级带偏置的正比例放大，放大倍数1+R2/R3, 你确定R3取150 ohm，这么小？这级的放大倍数Av=1+47000/150=314倍呀。。。

只看该作者 · 2019-5-9 22:37

xiaxingxing 发表于 2019-5-9 21:34
U2D的输出就是2.5-I*R5,第二级正比例放大，第二级带偏置的正比例放大，放大倍数1+R2/R3, 你确定R3取150 ohm ...

是的，这个输入电流最大只有500nA, 需要一个这么大的放大倍数，我做了个小测试板，但没有做附加电路，之前没搞明白他的电路，用仿真做了1楼的图，就先做个小板试下，搭了个环境试了下，没有跟仿真一样的结果。无法工作，比较奇怪，我明天把附加电路搭个小面包板试一下，明天把附加电路也传上来

只看该作者 · 2019-5-9 22:47

本帖最后由 viseng 于 2019-5-9 22:49 编辑

I2是个电流互感器，我仿真时用了个电流源，今天看了下，大致是在互感器另一端加一个5V的500Hz的脉冲电压; 在U2D的PIN13(运放输入+)串一个12K电阻，加一个100Hz的5V脉冲，
由MCU控制，这个我就实在看不懂什么意思了

只看该作者 · 2019-5-9 23:17

xiaxingxing 发表于 2019-5-9 21:34
U2D的输出就是2.5-I*R5,第二级正比例放大，第二级带偏置的正比例放大，放大倍数1+R2/R3, 你确定R3取150 ohm ...

这里如果是第一级输出为2.5-I*R5，如果是500nA交流输入，也只是在2.5V这里，第一级I/V转换，输出的交流很小，第二级也加了偏置，这个偏置对后面的只是减2.5V？那两级偏置刚好抵消，但仿真出来的结果不是这样哦
这个该怎么算？

只看该作者 · 2019-5-10 09:19

viseng 发表于 2019-5-9 23:17
这里如果是第一级输出为2.5-I*R5，如果是500nA交流输入，也只是在2.5V这里，第一级I/V转换，输出的交流很 ...

第二级的输出: Vo=314.3*Vo1-78.3。。。。Vo1为前级TIA输出。

1万 · 2019-5-10 10:18

1.偏置电压就是为了应对单电源供电系统下的参考点问题，让信号都在0V以上。
2.在做分析计算时就先不用考虑偏置电压，视作GND即可，所以第二级的放大仍然是标准的同相放大，放大倍数=R2/R3 +1，实际输出就是在加上偏置电压。

只看该作者 · 2019-5-10 10:21

下面就是附加电路，求教，这两个附加的脉冲是如何与采集电路工作，有什么要求，这两个脉冲由于没有代码，也不知道软件如何控制，只知道输出特定频率脉冲。

1万 · 2019-5-10 18:40

猜想你这图纸与实际电路不是一回事。
1、可能左边电流源并非恒流源，可能是低阻抗的。
2、这个假想的电流源接GND是错的，而应该接2.5V。

只有这样，所有逻辑都恢复正常。你的脑子就可以理解电路了。

只看该作者 · 2019-5-10 18:51

xch 发表于 2019-5-10 18:40
猜想你这图纸与实际电路不是一回事。
1、可能左边电流源并非恒流源，可能是低阻抗的。
2、这个假想的电流源 ...

I2电流源实际是一个电流互感器，取交流市电上的电流，互感器本身就个线圈，内阻大概在几十欧

只看该作者 · 2019-5-10 18:53

在Multisim中没找到互感器的模型，所以用他代了

求教：电流采集电路

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