[运放] 请教:3-30v变化的正弦波信号,怎么做限幅稳压处理?

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 楼主 | 2019-12-5 13:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
需要把一个3-30v的变化正弦波信号变为5v或者3v的方波信号给单片机采集,信号内阻比较大,大约1兆欧,怎么处理比较合适!
我现在想到的解决方案,感觉不怎么完美,请坛里的模拟高手予以指导。
1。由于信号内阻比较大,我想采用电阻分压,电压跟随器的方式(供电3.3v或者5v),进行阻抗变换,后面进入74HC14整形,但是这个输入信号幅度范围很宽,分压电阻不好选择。
2。跟随器输入端加限幅器件 ?二极管上下钳位?还是用TVS?二极管的漏电电流会不会衰减输入信号?超过钳位电压会削波吧!
水平比较菜 ,想的比较头痛。麻烦大家给些建议。

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| 2019-12-5 13:37 | 显示全部楼层
可用MOS管或JFET管接信号端,跟随输出,或高压JFET运放跟随,如果信号源内阻固定不变的话,可用你的方案分压提取。不然有误差,枋心,怎么提取(有精度的)。

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| 2019-12-5 14:13 | 显示全部楼层
3_30V_sin_to_squ.PNG

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fzyuan 2019-12-5 15:58 回复TA
太复杂了 
 楼主 | 2019-12-5 15:31 | 显示全部楼层

仿真了一下,波形很不错,我搭个样板试试看,非常感谢~

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 楼主 | 2019-12-5 15:32 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2019-12-5 13:37
可用MOS管或JFET管接信号端,跟随输出,或高压JFET运放跟随,如果信号源内阻固定不变的话,可用你的方案分 ...

谢谢,我查查资料!

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| 2019-12-5 16:01 | 显示全部楼层

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| 2019-12-5 16:23 | 显示全部楼层

内阻Rs大,加电容不行。电容小了衰减大,电容大了时间常数大,反应太慢。不如改为下图:

sin_squ.PNG

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xmar 2019-12-9 09:28 回复TA
@dxm123 :这个没关系。稳压管就是个过压保护,TVS管也行,并非可靠钳位。 
fzyuan 2019-12-7 09:36 回复TA
而且U2不宜采用04,而应该选用14(带施密特输入) 
fzyuan 2019-12-7 09:35 回复TA
由于信号源特性未知,可能直流电阻为无穷大,所以U2可能没有直流通道,会失效的。 
zyj9490 2019-12-5 16:56 回复TA
因为不是比较器,是数字器件。 
zyj9490 2019-12-5 16:55 回复TA
有个临界,非0,非1的时段,输出毛刺。 
dxm123 2019-12-5 16:34 回复TA
内阻大,电流就小,稳压管好像有最低工作电流,查了一下大部分都在mA级别,这里用稳压二极管不知道稳压效果如何?能够起到稳压作用吗? 
| 2019-12-5 17:09 | 显示全部楼层
首先是你 这个正弦波 的频率是多少  -- 另外这个“正弦波”的波形是否比较好?
其次是你 有没有 输出方波的 相位同步、占空比 要求

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 楼主 | 2019-12-5 17:20 | 显示全部楼层
wh6ic 发表于 2019-12-5 17:09
首先是你 这个正弦波 的频率是多少  -- 另外这个“正弦波”的波形是否比较好?
其次是你 有没有 输出方波的 ...

正弦波频率50HZ,交流电频率,波形示波器看过,还行 ,相位要同步,不能有太大相位差
其实就是采集交流过零信号。

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YDCMAN 2019-12-7 20:24 回复TA
@YDCMAN :2楼的电路比例运放改成射随器(上下端限幅在电源电压),后面加一个过零点比较器 
YDCMAN 2019-12-7 20:17 回复TA
相位同步最好过零点检测 
| 2019-12-5 17:20 | 显示全部楼层
信号内阻那么大,引线如果较长,需要考虑匹配。
如果不长,并且对相位什么要求不高,可以并联下地一粒30V以上动作的双向TVS保护,再串一粒10K~100K的保护电阻,接MCU的IO口就可以了,30V信号靠片内寄生二极管保护。

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wh6ic 2019-12-5 17:50 回复TA
@dxm123 :削顶的信号,寄生二极管是接地和Vcc的。 3V时负半周被削,正半周方波会很窄,根本就不是过零了。 
dxm123 2019-12-5 17:32 回复TA
这样是进入单片机的还是正弦波吧,只是衰减了幅度, 
| 2019-12-5 17:26 | 显示全部楼层
好在是50Hz的低频信号,用运放电路处理 过零比较 好点(有双极性电源最好,单极性电源也可以处理)。10楼办法就不要用了。

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 楼主 | 2019-12-5 17:35 | 显示全部楼层
wh6ic 发表于 2019-12-5 17:26
好在是50Hz的低频信号,用运放电路处理 过零比较 好点(有双极性电源最好,单极性电源也可以处理)。10楼办 ...

谢谢指导!

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| 2019-12-5 21:26 | 显示全部楼层
xmar 发表于 2019-12-5 16:23
内阻Rs大,加电容不行。电容小了衰减大,电容大了时间常数大,反应太慢。不如改为下图:



很好。简单有效。或者用电压比较器抅成也可以。

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| 2019-12-5 22:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 xch 于 2019-12-5 22:46 编辑

900415de915846f7e7.png 3V输入时波形
686665de915e20c8d4.png 30V 输入时波形
58975de916109d6b3.png 300V 输入时波形
306285de91669cc833.png 2V 输入时波形

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 楼主 | 2019-12-5 23:38 | 显示全部楼层
xch 发表于 2019-12-5 22:38
3V输入时波形
30V 输入时波形
300V 输入时波形

图文并茂,非常详细,
让你费心了,非常感谢!

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| 2019-12-6 09:37 | 显示全部楼层
直接找一个带施密特的IO输入端,直接接一颗100K电阻,加两个4148钳位就行了。

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| 2019-12-7 20:26 | 显示全部楼层
oufuqiang 发表于 2019-12-6 09:37
直接找一个带施密特的IO输入端,直接接一颗100K电阻,加两个4148钳位就行了。 ...

提取的是相位,不能用斯密特触发器

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| 2019-12-9 10:47 | 显示全部楼层
YDCMAN 发表于 2019-12-7 20:26
提取的是相位,不能用斯密特触发器

没注意看他后面说的是过零检测,那要准确的相位除了上比较器还能有什么选择,基本没有了,老实上比较器吧。

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| 2019-12-12 21:59 | 显示全部楼层

反相器输出端的波形相对于原波形有点相位延迟,要怎么解决这个问题呢?谢谢!

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| 2019-12-13 09:12 | 显示全部楼层
xiaxingxing 发表于 2019-12-12 21:59
反相器输出端的波形相对于原波形有点相位延迟,要怎么解决这个问题呢?谢谢! ...

用高速比较器。

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