单电源运放放大电路及互感器电路的思考

登录 · 发表于 2019-12-13 12:47

我在论坛跟踪一段时间，发现关于互感器的电路求助贴挺多的。
看来交流电流的测量是热门应用，我查阅了一些资料，结合自己的经验。斗胆讨论一下。
一、同相直流放大器带偏置的方法：
（1）电路基本型

（2）电路分析：
列方程：

解得关系式：

登录 · 发表于 2019-12-13 12:49

举例：现在有一个电流互感器，输出-150mv-150mv(跟峰峰值2.828接近，留点余量)，5V单片机adc只有10bit，故用轨至轨放大器，输出0-5V计算方法如下：
列方程：

用matlab解得：
k=16.667,b=2.5
再列方程：

用matlab解得：

登录 · 发表于 2019-12-13 12:51

举例2：同样的条件，因成本问题，采用lm358，精度要求不高，单电源供电5V，由于lm358，vos稍大，取输出1-3V，有些低成本单片机ADC是12bit的。
列方程：

用matlab解得：
k=6.667,b=2.0
再列方程：

解得：

发表于 2019-12-13 12:52

复制

clc;

clear;

syms R1 R2 Rg Rf vp vn vi vout vref

eq1=(vi-vp)/R1-(vp-vref)/R2

eq2=(vn-vout)/Rf-(0-vn)/Rg

eq3=solve(eq1,vp)

eq4=solve(eq2,vn)

U=solve(eq3-eq4,vout)

vih=0.15

vil=-0.15

voh=3

vol=1

vref=5

A1=[vil,1;vih,1]

b1=[vol;voh]

ans1=A1\b1

syms A K

eq1=(K/(1+K))*(1+A)-ans1(1,1)

eq2=vref*(1/(1+K))*(1+A)-ans1(2,1)

S=solve(eq1,eq2,A,K)

S.A

S.K

matlab程序

登录 · 发表于 2019-12-13 12:54

二、带偏置的反向放大器
（1）电路基本形式

（2）电路关系
列方程：

解得：

登录 · 发表于 2019-12-13 12:55

本帖最后由叶春勇于 2019-12-13 15:46 编辑

举例1：现在有一个电流互感器，输出-150mv-150mv(跟峰峰值1.414接近，留点余量)，单片机采用stm32，采用轨至轨放大器，输出3V到0.3V计算方法如下：（注：反向输出）
列方程：

用matlab解得：
K=-9,b=1.65
再列方程：

解得：

发表于 2019-12-13 13:03

复制

clc;

clear;

syms R1 R2 Rg Rf vp vn vi vout vref

vp=vref*R1/(R1+R2)

eq2=(vi-vn)/Rg-(vn-vout)/Rg

eq4=solve(eq2,vn)

U=solve(vp-eq4,vout)

vih=0.15

vil=-0.15

voh=3

vol=0.3

vref=3.3

A1=[vil,1;vih,1]

b1=[voh;vol]

ans1=A1\b1

syms A K

eq1=A+ans1(1,1)

eq2=vref*(1/(1+K))*(1+A)-ans1(2,1)

S=solve(eq1,eq2,A,K)

A_=S.A

K_=S.K

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