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求教:电流采集电路

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viseng|  楼主 | 2019-5-8 21:45 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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....

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沙发
viseng|  楼主 | 2019-5-8 21:49 | 只看该作者
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....

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板凳
R2D2| | 2019-5-8 22:21 | 只看该作者
1)ADC的输入范围是0~5V吧。
2)看《模拟电路》教材。

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地板
viseng|  楼主 | 2019-5-8 23:23 | 只看该作者
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

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5
R2D2| | 2019-5-8 23:26 | 只看该作者
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。

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6
viseng|  楼主 | 2019-5-9 00:42 | 只看该作者
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

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7
viseng|  楼主 | 2019-5-9 09:43 | 只看该作者
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?

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viseng|  楼主 | 2019-5-9 09:55 | 只看该作者
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

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9
viseng|  楼主 | 2019-5-9 10:12 | 只看该作者
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

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viseng|  楼主 | 2019-5-9 14:00 | 只看该作者
自已顶一下,求教高手这个偏置问题。。。

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xiaxingxing| | 2019-5-9 21:34 | 只看该作者
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。。。

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viseng|  楼主 | 2019-5-9 22:37 | 只看该作者
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

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viseng|  楼主 | 2019-5-9 22:47 | 只看该作者
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

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viseng|  楼主 | 2019-5-9 23:17 | 只看该作者
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?

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15
xiaxingxing| | 2019-5-10 09:19 | 只看该作者
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。

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yanwen217| | 2019-5-10 10:18 | 只看该作者
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。

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viseng|  楼主 | 2019-5-10 10:21 | 只看该作者
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。

1557454519(1).png (155.29 KB )

1557454519(1).png

1557454694(1).jpg (228.56 KB )

1557454694(1).jpg

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xch| | 2019-5-10 18:40 | 只看该作者
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。

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viseng|  楼主 | 2019-5-10 18:51 | 只看该作者
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

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20
viseng|  楼主 | 2019-5-10 18:53 | 只看该作者
在Multisim中没找到互感器的模型,所以用他代了

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viseng 2019-5-11 09:53 回复TA
@xch :谢谢,我试试 
xch 2019-5-10 21:15 回复TA
所以仿真与实际不相干。你必须用变压器来仿真 
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