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电流转电压放大电路的相关问题

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Aner58|  楼主 | 2017-8-20 18:59 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 Aner58 于 2017-8-26 15:28 编辑

本人准备做一个传感器上用的放大电路,实现0~10uA电流到0~5V电压的转换和放大,参照课本上测量放大电路和相关文献,设计了一个放大电路,在Multisim软件中模拟实现10uA到负5.167V的转换,但在做出实际电路板后发现,电路板不受输入端影响,只输出近似15V的电压,而此时的供电电压是15V,想请教各位大神是哪里出了问题,该怎么修改,万分感谢!!!
补充:
在实际操作中,以10mV电压源代替电流源,电压源正负极接输入两端,用±15V开关电源供给电路电压,电路中地接开关电源G点,测量时测输出端和地间电压。电路原理图根据文献设计,实际电路板是自己用洞洞板焊接,元器件采用LF357n,尝试过更换其他同型号放大器,但并未换过其他类型放大器。输入10mV电压时,测量电路5、7间电压0.42V,模拟电路中14.4mV;9、10间电压0.47V,模拟电路中3.026mv;最终输出端电压14.8V。当不接入输入电压时,输出端电压也为14.8V。
想请教:
1.出现问题可能的原因,该如何解决?
2.电路中输出电压公式为V0=Is*R1*(1+2*R2/R3)*(R7/R6),但在模拟电路中电压却和公式计算结果有差别。该如何才能保证电路中输出和输入呈一定的线性关系。
3.对于传感器中的小信号电流(uA级别),设计哪种电路才能实现向0~5V电压的放大和转换。


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沙发
15625004279| | 2017-8-21 11:56 | 只看该作者
感觉原理图都画错了.信号地接U2是什么意思?隔离?U1是正向放大,但信号到U3又成反向放大了.反向放大后输出值肯定为负.

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板凳
Aner58|  楼主 | 2017-8-21 13:58 | 只看该作者
15625004279 发表于 2017-8-21 11:56
感觉原理图都画错了.信号地接U2是什么意思?隔离?U1是正向放大,但信号到U3又成反向放大了.反向放大后输出值 ...

十分感谢!我刚接触这方面的内容,主要参照这篇文献做的放大电路,想实现把微小电流信号转换成电压信号再放大的功能。您的意思是原理图出现了问题吗?该怎么修改合适呢?如果设计思路有问题的话,想请教您对于这种放大电路,应该怎么设计才能实现这种功能呢?多谢!!!

微弱电流_电压转换电路的设计与仿真_陈海峰.pdf

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地板
15625004279| | 2017-8-21 16:52 | 只看该作者
参考此图就行,在理想状态下,如果R2取100K时,你最大的10uA经过R2电阻得到1V的电压信号进入运放3脚,通过放大电路放大成5V就行,如果要5V输出就是放大5倍.注意R9的取值,放大计算公式:5=(R9+VR2)/R11+1 ,R9可以取39K,+上VR2 ,5K进行微调调成40K左右,输出就是5V了,后面是个跟随电路.

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xiaxingxing| | 2017-8-22 20:25 | 只看该作者
R9和C2的交接处有连接起来吗?你的原理图有点看不清。

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Aner58|  楼主 | 2017-8-23 11:03 | 只看该作者
15625004279 发表于 2017-8-21 16:52
参考此图就行,在理想状态下,如果R2取100K时,你最大的10uA经过R2电阻得到1V的电压信号进入运放3脚,通过放大 ...

感谢回复!您给出的电路是可以的,但不清楚在实际电路中是怎么布置的。电流一端流入,另一端接地吗?这个地和电路中其它的地是同一个吗?还有对于放大器供电,我在我自己的电路中用的电源是±15V的电压,中间有一个地,我的接法是把线路中的地都接在电源上的G点,想问这种做法对吗?

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Aner58|  楼主 | 2017-8-23 11:04 | 只看该作者
xiaxingxing 发表于 2017-8-22 20:25
R9和C2的交接处有连接起来吗?你的原理图有点看不清。

嗯,是有连接的

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15625004279| | 2017-8-23 11:59 | 只看该作者
本帖最后由 15625004279 于 2017-8-23 12:01 编辑
Aner58 发表于 2017-8-23 11:04
嗯,是有连接的

那里是连接.原电路上面有一部分调零电路,我去掉了,原电路是采集4-20mA的电流,在4mA时,需要一个调零电路,才能让电流在4mA时,输出0V.电路是单电源供电的,你取正电源和地就行了撒

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Aner58|  楼主 | 2017-8-26 16:55 | 只看该作者
考虑到放大器问题,求推荐现在常用的可以满足本电路条件的放大器型号,谢谢!

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山东电子小菜鸟| | 2017-8-27 09:58 | 只看该作者

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steelen| | 2017-8-31 13:44 | 只看该作者
唉,运放偏置电流的问题
一帮人没有看到问题的?把R1一端接地就可以了

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369293200| | 2017-8-31 14:30 | 只看该作者
据我猜测,你这个接的是仪表专用放大器  三个普通运放搭的,其实用一个就可以了,AD620或者AD623 你可以搜一下看看, 一个是双电源一个是单电源,可以替代你接的三个运放,希望可以帮到你

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zyj9490| | 2017-9-3 22:39 | 只看该作者
steelen 发表于 2017-8-31 13:44
唉,运放偏置电流的问题
一帮人没有看到问题的?把R1一端接地就可以了

你是对的,最好把10K拆成二个5K,中间接地即可。

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Aner58|  楼主 | 2017-9-11 11:15 | 只看该作者
现在了解的可能存在的问题及解决方案:
1.运放偏置电流,使R1端接地;(试过,但结果还是输出近似15V)
2.仪表放大器不接受浮空输入,R1改成两个10K,中间接地(输入端是用10mV电压源代替电流输入,可能没有效果)
3.运算放大器或电阻出现问题(更换过其他LF357、OP07等放大器,电阻检查没有问题)
另外,尝试简单的电压反相比例运算电路,也得不到理想输出结果。电路如下图所示,接法是恒压源输入正极接R1,输入负极接±15V开关电源的地,检测输出正极接6引脚,负极接开关电源地。当输入10mV电压时,输出9mV电压。

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