单运放积分电路测量电压问题，请教大家帮忙指点下。

只看该作者 · 2014-3-16 18:19

本帖最后由 wuzh7616 于 2014-3-16 18:49 编辑

我现在做的项目是测量b点的电压，电压是（50-700）毫伏的直流电平。mcu16是单片机输出一个方波在T2的基极。单片机连接在运放7脚用来测c点电压从0到2.5V的时间。现在是用这个时间反算b点的电压。当T2基极高平，C点高电平，当基极加低点平时，c点从0电压以斜率上升到（V+）减二极管压降。根据运放的积分运算可以知道V*C*R=Ub*T,V是2.5V，也就是说不管b点多大电压，b点电压乘以到2.5V时间T是恒定的，但是实际上相差很大，50mv时T值是33340us，100mv时是16460us，150mv时T值是10780，完全非线性，没的规律。麻烦大家帮忙分析下是啥问题？V+是4.2V。

2万 · 2014-3-16 20:19

没看错的话，这个电路没有实用价值，非理想因素一个都没考虑。

只看该作者 · 2014-3-17 08:47

确实是这样，别人的板子也是用这个电路啊。另外C8那个电容随着温度变化比较大，测出来的值相差很大，是不是哪里参数不对，还请高手指点下啊。非常谢谢。

2万 · 2014-3-17 09:11

那你板子可能没抄全。少了些原件。
比如管子C端好像是悬空的

只看该作者 · 2014-3-17 09:33

xukun977 发表于 2014-3-17 09:11
那你板子可能没抄全。少了些原件。
比如管子C端好像是悬空的

谢谢你的回复，我现在这部分电路就是在别人板子上跑的，只是把电源和地和控制信号，输出信号接到我板子上，是什么原因导致了这个非线性。

只看该作者 · 2014-3-17 09:47

非也非也
根据你的公式，Ub*T应该是个恒定值
根据你的实验结果，Ub*T确实也是个比较恒定的值，误差只是3%，为什么说“完全非线性，没的规律”

只看该作者 · 2014-3-17 09:51

xukun977 发表于 2014-3-17 09:11
那你板子可能没抄全。少了些原件。
比如管子C端好像是悬空的

元件没少，电路结构是可行的。
管子C端不是悬空的，管子C端是用来给电容放电的。
电容充电电流从D1过来。
用三极管放电不是个好方案，因为三极管饱和电压受很多因素影响。不如用MOSFET来放电

2万 · 2014-3-17 10:20

william008 发表于 2014-3-17 09:51
元件没少，电路结构是可行的。
管子C端不是悬空的，管子C端是用来给电容放电的。
电容充电电流从D1过来。 ...

那你说说充放电时间常说是多少，或如何定义的？

只看该作者 · 2014-3-17 10:27

xukun977 发表于 2014-3-17 10:20
那你说说充放电时间常说是多少，或如何定义的？

放电电阻就是三极管的导通电阻，所以放电几乎是瞬时完成。
充电电流由运放输出端来，而且由于是负反馈，6.8K电阻上电压与Ub相等，所以整个充电过程是恒流的，I=Vb/6.8K
在大师面前献丑了。

只看该作者 · 2014-3-17 12:28

不虚短？不恒流？
你仔细看看不可能么？

只看该作者 · 2014-3-17 16:19

谢谢大师们讨论，实测中发现，输入电压越高误差越大，并且3%的误差太大，要做到0.02mv的误差，请问大师们是不是软件上有补偿措施，非常谢谢。

只看该作者 · 2014-3-17 16:40

xukun977 发表于 2014-3-17 16:31
充电时，并联在电容上的管子得断开吧，对应单片机输出低电瓶，此时下面运放处于开环状态，哪来横流？
楼 ...

但是C8和R还是构成负反馈啊，谢谢你的分析，能不能麻烦下这种时间和输入电压公式要怎么推，按横流的话，电压输入越高，误差越大，要求精度是要做到0.02mv，急死了。

只看该作者 · 2014-3-17 16:46

谢谢上面各位兄弟，帮忙多分析下，这电路在别人板子上确实可行，150mv误差就3%，那就达到误差几个mv，并且输入电压要求测到700mv，那误差就不得了，最大误差不能超过0.02mv。

2万 · 2014-3-17 17:06

wuzh7616 发表于 2014-3-17 16:40
但是C8和R还是构成负反馈啊，谢谢你的分析，能不能麻烦下这种时间和输入电压公式要怎么推，按横流的话， ...

单片机16和14脚，时序上有什么制约关系？
包括时长什么的，你得多提供点信息。

2万 · 2014-3-17 17:15

wuzh7616 发表于 2014-3-17 16:19
谢谢大师们讨论，实测中发现，输入电压越高误差越大，并且3%的误差太大，要做到0.02mv的误差，请问大师们是 ...

这个完全有可能，用软件校正。
把现在所有输出测量出，然后和理想值比较，然后怎么调整就有依据了。
单单看硬件貌似坐不到这么高。

只看该作者 · 2014-3-17 17:24

我只能单纯的告诉你这种电路直接用于精密场合的话完全失败,或者说不合算;
电路框架和原理是可行的,这点不需要质疑;问题在于
1,运放输入端需要电流,因此所谓的横流充电不容易实现,需要输入阻抗极高的运放,达到0.02mV的精度,需要极低的温飘,运放成本居高不下.
2.电容是有消耗的,常用的电容介质损耗较小的是CBB电容了,单从消耗上应该可以可以满足;
3,电容容量精度困难,低温票低误差的电容很贵甚至不如用专用AD,很久以前大神们用双积分解决了这类的问题,但是电路稍复杂
4,你的三极管不漏电吗,每次放电完成压降是零吗?

只看该作者 · 2014-3-17 17:28

xukun977 发表于 2014-3-17 17:06
单片机16和14脚，时序上有什么制约关系？
包括时长什么的，你得多提供点信息。
...

时序上没制约的，单片机16脚一直提供一个方波，高电平时间32ms，低电平时间42ms。单片机14机就是不断检测高电平宽度，这个时间就是T2的C极电压从0V到2.5V时间，从示波器上看，每个输入下电压都是按斜率从0V升到2.5的。

只看该作者 · 2014-3-17 17:37

xukun977 发表于 2014-3-17 17:15
这个完全有可能，用软件校正。
把现在所有输出测量出，然后和理想值比较，然后怎么调整就有依据了。
单 ...

这个我也考虑过，C8电容受环境温度影响，测的值会波动，另外校准电压就是出厂时候只提供一次，所以从软件上修正不可能了。我给你一份测试数据和坐标图会发现数据没的规律。非常谢谢你。是不是推导公式不对啊。下面这图是输入电压对应的U*T的图。

只看该作者 · 2014-3-17 17:43

mcu5i51 发表于 2014-3-17 17:24
我只能单纯的告诉你这种电路直接用于精密场合的话完全失败,或者说不合算;
电路框架和原理是可行的,这点不需 ...

我只能单纯的告诉你这种电路直接用于精密场合的话完全失败,或者说不合算;
电路框架和原理是可行的,这点不需要质疑;问题在于
1,运放输入端需要电流,因此所谓的横流充电不容易实现,需要输入阻抗极高的运放,达到0.02mV的精度,需要极低的温飘,运放成本居高不下.
2.电容是有消耗的,常用的电容介质损耗较小的是CBB电容了,单从消耗上应该可以可以满足;
3,电容容量精度困难,低温票低误差的电容很贵甚至不如用专用AD,很久以前大神们用双积分解决了这类的问题,但是电路稍复杂
4,你的三极管不漏电吗,每次放电完成压降是零吗?
谢谢你的分析，别人用这个电路已经实现了，所以领导要用啊。并且还是用贴片电容，不是CBB的。怎么能确定放电完压降是不是为0的。

只看该作者 · 2014-3-17 17:47

xukun977 发表于 2014-3-17 16:31
充电时，并联在电容上的管子得断开吧，对应单片机输出低电瓶，此时下面运放处于开环状态，哪来横流？
楼 ...

充电是，三极管截止，下面那个运放输出升高，给C8充电。充电电流过大的时候，6.8K压降过大，使得运放输出端电压下降。反之输出端电压上升，所以6.8K电阻上的电压是恒定的，所以是恒流充电。

单运放积分电路测量电压问题，请教大家帮忙指点下。

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