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限压的效果很糟糕,是啥问题呢?

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本帖最后由 zhoujiewen 于 2012-4-3 12:28 编辑

TI公司的TMS320F2812AD输入电压的要求是0~3V,所以为了防止AD烧坏,我们需要对输入信号进行0~3V限压。限压电路如下(为分析问题,电路经过简化):
                  
            图1 限压电路                图2 3V电源
   如图1,BAT54S的二极管D1D2的导通管压降大概为0.3V,限压电路实际是-0.3~3.3V限压,在这个电压范围内,2812AD应该能够承受。
   限压电路VCC3.0,即3V电压由图2提供,其为AMS1117可调线性电源,输出为恒定的3V电压。
  
在设计之初,原以为如图2BAT54S能够实现0~3V电压,但是进过实际测试,问题出现了。
   分析如下:测试信号Vin,0~4V正弦波(被平移),按照理想的情况,Vin经过BAT54S限压电路之后,输出应该为(其中多出的0.3VBAT54S二极管导通压降):
     
          图3 理想的限压输出
  可是在实际测试的时候,测试信号Vin并没有被限压,还是保持原样。最关键的是Vin还影响了AMS1117输出电压,AMS1117没有稳定在3V,而是如图4所示:
     
    图4  受干扰的AMS1117输出电压
  
这主要原因是,当Vin信号电压超过电源电压3.0V时,BAT54S的二极管D1导通,从而将Vin电压引入到AMS1117电源当中,使其不能稳定在3V,并且Vin没有实现3V限压。

后面我做了一个对比试验,BAT54S限压电路VCC3.0采用实验室中可调开关电源供电,而Vin测试信号依然是0~4V正弦波,Vin经过限压电路之后,实现0~3.3V限压。

问题:
1、为什么采用线性电源供电,不能实现0~3V限压???
2、BAT54S二极管D1导通时,Vin端电压大于电源端电压VCC3.0,这时又从Vin流向VCC3.0的电流,如图所示,对于AMS1117来说,电流I应该是灌电流,是不是AMS1117不能承受灌电流从而使输出电压不稳定??
              

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沙发
HWM| | 2012-4-1 13:16 | 只看该作者
TMS320F2812 的ADC电流为 3μA 左右,信号输入端(钳位管前)可以串入一个适当的电阻。

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板凳
HWM| | 2012-4-1 13:19 | 只看该作者
另外,钳位二极管也应尽量选正向压降小的。

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zhoujiewen|  楼主 | 2012-4-1 13:26 | 只看该作者
我遇到的主要问题是,嵌位二极管并没有限压,反而干扰了线性电源电压。

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zhoujiewen|  楼主 | 2012-4-1 13:31 | 只看该作者
图1中,VCC3.0我采用实验室买来的可调开关电源对其供电,可以实现限压。可是为什么不能用线性电源呢?
后面为了证明问题,我还在VCC3.0端采用LM7805进行5V供电,但是当输入信号Vin超过5V时,LM7805的输出电压也受到干扰,Vin超出5V的部分也被耦合到LM7805输出端,这是为什么呢??

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HWM| | 2012-4-1 13:37 | 只看该作者
to LZ:

前面说了,在信号输入端(钳位管前)串入一个适当的电阻。

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zhoujiewen|  楼主 | 2012-4-1 13:43 | 只看该作者
to LZ:

前面说了,在信号输入端(钳位管前)串入一个适当的电阻。
HWM 发表于 2012-4-1 13:37
我开始在嵌位管前串入了一个300欧的电阻,但结果还是一样,那我再多测试几个阻值试试... 谢谢了

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HWM| | 2012-4-1 13:49 | 只看该作者
to 7L:

按AD输入电流3μA算(未考虑二极管的反向漏电流),使串入电阻正常状态下的压降可忽略即可。

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HWM| | 2012-4-1 14:06 | 只看该作者
另外,那个3V电源上的电容配置也需注意。

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cool_coder| | 2012-4-1 16:13 | 只看该作者
被限幅的信号太强了,电源线上的负载又相对太轻。

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NE5532| | 2012-4-1 16:38 | 只看该作者
说明你的信号功率很大,所以必须按楼上说的串电阻,电阻尽量选大,只要不影响AD的采样速度就Ok了。另外开关电源输出能力比较强,可以“吸收”你强制灌过去的电流,小LDO可来不起这种倒灌。

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zhshliu| | 2012-4-1 18:04 | 只看该作者
限压电路把高电压导入3V输出的的两个分压电阻,引起AMS1117的GND脚电压升高,导致输出电压也升高。
解决方法:AMS1117的接地端不要做分压连接,直接把GND脚接地

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gregy_cn| | 2012-4-1 18:22 | 只看该作者
其实LDO工作原理就是当输出电压高了,控制三极管关闭,当输出电压低了就开通。
当LDO器件发现输出电压高了,就关闭控制三极管,此时你输入的ADin信号就成了电源了。如果你的输入功率充分大,换句话说你的源没有被拉低,那么就出现这个现象了。
2楼和6楼都给出了很好的意见!

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zhoujiewen|  楼主 | 2012-4-1 21:39 | 只看该作者
谢谢各位的提醒,下一步就是测试了,看看效果怎样。

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谈的元| | 2012-4-1 23:17 | 只看该作者
10K电阻或5K

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hero9669| | 2012-4-2 08:54 | 只看该作者
前级电路受到了后级电路的影响,我以前也遇到了这种情况,试着用一下隔离电路。

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zhoujiewen|  楼主 | 2012-4-8 22:45 | 只看该作者
在嵌位二极管前加了一个2k的电阻,效果理想,谢谢各位的指导..:)

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18
wangjian198212| | 2012-4-10 13:14 | 只看该作者
串入10K电阻即可。

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wangjian198212| | 2012-4-10 13:15 | 只看该作者
串入10K电阻即可。

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wangjian198212| | 2012-4-10 13:15 | 只看该作者
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