Я работаю с микроконтроллером PIC со встроенным 10-битным АЦП и хочу измерять напряжение в диапазоне от -1 до -3 Вольт.
Я думал об использовании операционного усилителя в инвертирующем режиме, чтобы сделать напряжение положительным, а затем подать его на АЦП микроконтроллера, однако здесь я должен был бы питать операционный усилитель с отрицательным источником питания, верно? Я не хочу использовать отрицательный источник питания в данный момент, и мне было интересно, возможно ли достичь этой конфигурации? Вы можете помочь?
microcontroller
pic
adc
Кевин Бойд
источник
источник
Ответы:
Инвертирующий усилитель не нуждается в отрицательной шины , чтобы инвертировать напряжение.
Попытайтесь думать о своих силовых шинах как о том, что обеспечивает ваш выход. Если вы посмотрите на схему, все выводы ОУ связаны с напряжением 0 В или выше. Когда ваш диапазон от -1 до -3 входит, он будет отображаться как полная противоположность от 1 до 3 на выходе. Это также дает вам некоторые преимущества в качестве буфера, так как входное сопротивление вашего вывода не будет сильно влиять на эту цепь (если R в || R f велико).
Я согласен, что простой резисторный делитель делает работу - просто сообщаю вам, что это также работает.
источник
Вы можете использовать делитель напряжения с одним концом, свисающим с положительной шины питания. Допустим, у вас есть один с равными резисторами и источником питания 5 В, это приведет к напряжению от + 2 В до + 1 В для диапазона от -1 до -3 В.
источник
Идея делителя напряжения хороша, дешева, но дает вам проблему изменения измеряемого напряжения, которое будет восприниматься как 1/2 изменения на входе АЦП. Если точные измерения представляют интерес, решение представляет собой стабилитрон в качестве нижней половины делителя. Если измеряемая вещь может терпеть потерю небольшого тока, это будет прекрасно работать. Стабилитроны не являются абсолютно плоскими в своем обратном напряжении пробоя, особенно для очень малых токов, поэтому не делайте R1 слишком большим.
Теперь, чтобы увидеть, если этот сайт stackexchange позволяет мне добавлять изображения ...
источник
Это стандартная схема для такого рода преобразования. Я смоделировал это, чтобы доказать кому-то, что это работает, следовательно, схема SPICE. Вам нужно выбрать подходящие значения резистора, он работает, пока они 2R, 2R и R.
источник
Я сейчас работаю (не по электронике), без удобной электроники или книг, так что это будет просто грубая идея. Может быть, кто-то еще может заполнить детали ...
Попробуйте текущее зеркало, используя пару транзисторов PNP, висящих на Vcc-рейке. Подайте отрицательный сигнал напряжения на входную сторону зеркала через соответствующий резистор. Тот же самый ток должен затем течь через выходной транзистор зеркала. С правильно подобранным резистором вы создаете диапазон напряжения в пределах от 0 В до Vcc.
РЕДАКТИРОВАТЬ - НОВЫЙ: Вот текущая зеркальная схема. Какой бы ток не проходил через транзистор T1, T2 будет пытаться протекать одинаково. Измеряемое отрицательное напряжение относительно источника питания, который я случайно выбрал равным 15 В, создает некоторую струйку тока через R1 (измеряется при моделировании как «входной ток»). Если бы R2 был таким же, как и R1, вы бы нашли такое же напряжение на нем, если бы ему было позволено. Но он подключен к 0 В (gnd) - наша схема основана исключительно на положительном напряжении. Это не будет работать, если мы не сделаем R2 меньше, скажем, 1/2 от R1, тогда напряжение на нем будет 1/2 от того, что на R1. Измерьте это, сделайте математику (ууу, умножьте на 2, трудно!) И вот, пожалуйста. Схема имеет разные значения, другое соотношение
, но я думаю, что мы все можем справиться с математикой для этого.
Преимущество этого по сравнению с простым делителем напряжения состоит в том, что 1) он выглядит более сложным, 2) это обычная хитрость в конструкции аналоговых ИС. Поскольку я написал другой ответ, используя стабилитрон, я не уверен, почему это лучше, но это альтернатива делителю напряжения и может позволить получить в различных диапазонах напряжений или что-то еще. Теперь я позволю другим прокомментировать мудрость или глупость этой идеи ...
источник
Возможно, вам даже не понадобится операционный усилитель. Некоторые АЦП (например, MCP3304, см. Таблицу данных: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21697e.pdf имеют встроенный дифференциальный режим, в котором АЦП возвращает разницу двух каналов, которая может быть отрицательное число. Если вы привязываете один канал к земле (так называемый псевдодифференциальный режим), АЦП может принять отрицательное входное напряжение на другом и преобразовать его в отрицательное число, и все это без необходимости использования отрицательного напряжения.
Конечно, это применимо только в том случае, если ваш АЦП поддерживает подобные вещи. У многих вообще нет дифференциального режима.
источник
Я думаю, что уже есть очень хорошие ответы, но мне нравится публиковать другой подход, который я использую, чтобы сделать в основном то же самое.
Вы могли бы использовать инструментальный операционный усилитель (например, LT1167)? Вам, однако, понадобится отрицательный рельс, но разве это не даст большей точности? а также лучшие способы усиления напряжения, если нужно, просто добавив один резистор.
добавить отрицательную направляющую так же просто, как добавить что-то вроде minmax MCW03-05D05.
Проблема, с которой я сталкиваюсь при использовании резисторов, заключается в том, что очень трудно найти идентичные резисторы, которые могут привести к ошибке, которую вам придется исправить.
источник