关于使用LM358放大采样电阻的电压信号问题

只看该作者 · 2017-5-17 15:18

MOS是PWM控制的，频率为11K，MOS上端接的电机，打完以上电路，我发现了一个问题，理论上的放大倍数为11倍，但是实际上的放大倍数不对应，具体表现为，当我PWM的占空比低于30%时，放大倍数基本是10倍，当占空比大于30%时放大倍数会下降，40%时是9倍，50%时是8.5倍，60%时是7.9倍，70%—100%占空比时只剩下7.6倍。当我以为是运放有问题时，我给输入端一个固定的电压值161mv，测了输出端是1.8V，这样又和理论的放大倍数匹配，这样确定不是运放的问题，剩下的就应该是我的电路或者输入的信号有问题。具体问题的原因还不清楚，想请各位前辈帮我看看是哪个地方的问题。

只看该作者 · 2017-5-17 16:31

运放使用单电源+5V供电

2万 · 2017-5-17 16:35

“70%—100%占空比时只剩下7.6倍。”

占空比100%则为直流了，与你直接给直流有何差异？

只看该作者 · 2017-5-17 16:44

HWM 发表于 2017-5-17 16:35
“70%—100%占空比时只剩下7.6倍。”

占空比100%则为直流了，与你直接给直流有何差异？

放大倍数减小了。我直接给直流信号5.4mv，输出有70mv，给160mv，输出1.8v，这个放大倍数没有减小

2万 · 2017-5-17 16:47

令界剑发表于 2017-5-17 16:44
放大倍数减小了。我直接给直流信号5.4mv，输出有70mv，给160mv，输出1.8v，这个放大倍数没有减小 ...

“占空比100%”时，与你直接给直流的差别是电机影响。建议看看纹波且注意测量方法。

只看该作者 · 2017-5-17 16:49

HWM 发表于 2017-5-17 16:47
“占空比100%”时，与你直接给直流的差别是电机影响。建议看看纹波且注意测量方法。
...

波纹是不小，波纹会影响放大器的工作吗

只看该作者 · 2017-5-17 18:02

做了仿真，瞬态分析仿真得到了与 LZ 描述的现象基本一致的结果。

交流分析仿真结果显示此放大倍数随频率升高而下降，
类似低通滤波器在（小于）截止频率附近的幅频特性。
这提示可能是滤波器设计不合理造成的。

PWM 信号频率是多少？

只看该作者 · 2017-5-17 18:03

Jack315 发表于 2017-5-17 18:02
做了仿真，瞬态分析仿真得到了与 LZ 描述的现象基本一致的结果。

交流分析仿真结果显示此放大倍数随频率升 ...

11K

只看该作者 · 2017-5-17 18:05

观测一下放大器 in+ 与in-

只看该作者 · 2017-5-17 18:31

在电流取样电阻 R31 和 RC 滤波器（R29、C12）之间加了一个跟随器基本就正常了。

LZ 试试看结果是不是一样。

只看该作者 · 2017-5-17 19:10

Jack315 发表于 2017-5-17 18:31
在电流取样电阻 R31 和 RC 滤波器（R29、C12）之间加了一个跟随器基本就正常了。

LZ 试试看结果是不是一样 ...

用358的另一路运放做跟随器吗。

只看该作者 · 2017-5-17 19:11

令界剑发表于 2017-5-17 19:10
用358的另一路运放做跟随器吗。

是这个意思。

只看该作者 · 2017-5-17 20:03

Jack315 发表于 2017-5-17 18:31
在电流取样电阻 R31 和 RC 滤波器（R29、C12）之间加了一个跟随器基本就正常了。

LZ 试试看结果是不是一样 ...

产生的原因是什么呢？

只看该作者 · 2017-5-17 20:41

请勿乱用发表于 2017-5-17 20:03
产生的原因是什么呢？

当场效应管导通时，滤波器等效为 LCR 电路；
当场效应管截止时，滤波器等效为 RC 电路。
加跟随器后，L 被隔离，滤波器始终等效为 RC 电路。

1万 · 2017-5-17 22:03

你应该用个示波器，看看LM358输出信号的细节。

只看该作者 · 2017-5-18 08:21

几点：
1.如果VCC(Vdd)是3.3V，那这个电路允许的最大输入不会超过180mV的纯直流；
2.如果输入的是PWM斩波信号，那么他允许的最大输入脉冲电压也不会超过180mV；
3.如果输入一个占空比50%，平均电压为160mV的信号，那输出肯定严重失真。
4.如果对响应没有太多要求，可以加大输入级滤波的时间常数（R29*C12）。
另外一个严重的可能是：PCB布线的影响，不合适的地线。
其实这个电路做一点点简单的变形就可以成为一个差分放大器，可以简化布线。

只看该作者 · 2017-5-18 09:12

低通滤波去了测试下情况

看下输入信号是不是在运放的电源轨要求的范围内

只看该作者 · 2017-5-18 09:16

fzyuan 发表于 2017-5-18 08:21
几点：
1.如果VCC(Vdd)是3.3V，那这个电路允许的最大输入不会超过180mV的纯直流；
2.如果输入的是PWM斩波信 ...

1.电源是+5v的。
2.输入的信号是采样电阻对地的压降，随着PWM变化而变化
3.我是电机空载时测的，输入的信号最高才20mv（万用表测的），最低4mv。

只看该作者 · 2017-5-18 09:20

令界剑发表于 2017-5-17 19:10
用358的另一路运放做跟随器吗。

加了跟随器，发现跟随器会有放大采样电阻信号，最终出来的电压值比输入的信号*理论放大倍数的电压值小了3-4倍。

只看该作者 · 2017-5-18 09:38

令界剑发表于 2017-5-18 09:20
加了跟随器，发现跟随器会有放大采样电阻信号，最终出来的电压值比输入的信号*理论放大倍数的电压值小了3 ...

仿真结果供参考……

仿真原理图：

交流分析：

20% 占空比：

80% 占空比：

关于使用LM358放大采样电阻的电压信号问题

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