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差分电路的构型和原理解析

WW_CGQJS 来源:玩转嵌入式 作者:玩转嵌入式 2021-02-19 09:36 次阅读

差分运算放大电路,对共模信号得到有效抑制,而只对差分信号进行放大,因而得到广泛的应用。差分电路的电路构型

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图1差分电路目标处理电压:是采集处理电压,比如在系统中像母线电压的采集处理,还有像交流电压的采集处理等。差分同相/反相分压电阻:为了得到适合运放处理的电压,需要将高压信号进行分压处理,如图1中V1与V2两端的电压经过分压处理,最终得到适合运放处理的电压Vin+与Vin-。差分放大电路:反馈,对于运算放大电路来说,运放工作在线性区,所以这里一定是负反馈,没有反馈(开环)或者是正反馈,那是比较器电路而不是放大电路,这时候运放工作在饱和区或称为非线性工作区,正因为饱和,输出才是电源电压的幅值。 图2是一种带正反馈的运放电路,这里就不能叫运算放大电路了,因为运放的开环放大倍数理想是无限大,当然实际中不可能无限大,所以如下结构是迟滞电压比较器,运放工作在非线性区或饱和区。

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图2 图3,依然是电压比较器结构,上面已经提到,运放开环增益很大,不带负反馈,工作就如非线性区,当做电压比较器来使用。

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图3 运算放大器,反馈电阻从输出接到反相端"-"就是负反馈,当然在输出信号不超过电源电压时(注:一切信号的能量来源是电源,输出当然不可能超过电源幅值),实现的功能就是放大信号的功能;接到同相端"+"就是正反馈,电路功能是电压比较器。当然在实际当中我们并不提倡用运放去做电压比较器,而是选用专用的比较器,如LM339、LM393、LM211等,因为比较器和运放在实际当中内部器件的工作状态还是有区别的。 比较器接了限流电阻—"R74、R77",这是因为比较器在幅值切换时,快速上升或下降沿对后级容性负载进行充放电,这个充放电电流确来自这个有源器件—比较器,因此加限流电阻目的是防止电流冲击。 RC滤波:可以酌情调节,目的是防止输出过冲等信号失真问题 差分输入电压的计算 图4电路,为了便于计算,我们给定每个阻值。 差分电路的另一个特点是对称性,R40=R56及R47=R55,差分分压两个支路电阻也是相等的。

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图4Vin+和Vin-的值是如何计算的? 我们先通过繁琐的计算来得到,然后再简化计算。 首先,运放的同相端5引脚和反相端6引脚,利用"虚短"得到,其中系数6是指6个100k的电阻,方便简化式子:

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那么通过分压关系得到Vin+:

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再次通过分压关系得到Vin-:

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那么就得到Vin+减Vin-的值。 其实还有一种简单方法得到Vin+减Vin-的值,利用运放的虚短特点,可将电路等效为:

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图5

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图6 所以要计算Vin+减Vin-的值,变得很容易,只是一个简单的分压电路而已,如下计算得到:

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得到差分电压输入值是0.84V。差分放大电路的计算

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图7 计算公式推导,依旧遵循运放的虚短和虚断特性,当R56=R40,R47=R55时,差分计算可以简化为:

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实际应用电路中,我们为了简化计算,也是用最简方法计算,经常使用的电路也是上述电路,令电阻相等关系,简化计算。 放大电路的"偏移计算"为什么要对输出电压进行偏移?这是因为如当采集负值时,我们的采样芯片和MCU几乎都不支持负值采样的时候,你就必须进行偏移,使得输出总是为正值。 偏移电路,如图8,在原来同相端电阻接地GND的地方,我们接一个电压值,通常也称为偏移电压。那么最终表达式是什么?

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图8 通过叠加定理最终得到:

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这里公式的成立,保证R64=R72,R73=R57,那么最终得到偏移公式是在原来基础上加个电压偏移量2.5V_Ref:

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只要根据实际应用选择合适的偏移量,输出总会为一个正值。

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图9 比如,图9电路,输入电压变为-100V,那么最终输出电压就为:

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这样就将负电压偏移为正电压,处理器符合处理器处理要求了,偏移电路在采集如交流电、以及存在负直流电压的控制电路中广泛使用。

原文标题:输出电压为什么要偏移?差分电路原理解析

文章出处:【微信公众号:传感器技术】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

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    固定输出负线性稳压器旨在作为流行的MC7800系列器件的补充。该负电压调节器提供与MC7800器件相同的七电压选项。此外,负系统MC7900系列还提供MECL系统中常用的一个额外电压选项。 这些线性稳压器具有-5.0 V至-24 V的固定输出电压选项,采用限流,热关断和安全区域补偿 - 使其在大多数工作条件下非常坚固。通过充分的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。 规格: MC7900AC MC7900B MC7900C 容差 2% 4% 4% 温度范围 0°C至+ 125°C -40°C至+ 125°C 0°C至+ 125° C 包装 D2PAK,TO-220 D2PAK,TO-220 D2PAK,TO -220 特性 无需外部组件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 2%电压T可用油酸(参见订购信息) 无铅包可能有货。 G-Suffix表示无铅铅涂层。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 276次 阅读
    MC7900 线性稳压器 1 A 5 V 负极

    LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

    PVC是用于汽车音响系统的多电压调节器。该IC具有3个稳压器,5V输出用于微控制器,9.85V输出用于照明,9V输出用于音频控制,6个高端开关。关于保护电路,它具有过流保护,过压保护和热关断功能。该IC最适用于汽车音响系统。 特性 3系统稳压器: VDD(MCU)照明音频 6个高侧开关 过流保护 BATT。检测:欠压1(
    发表于 07-30 05:02 652次 阅读

    FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

    11 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-30 05:02 151次 阅读

    MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

    5系列是微功率低压差(LDO)线性稳压器,提供各种输出电压以及封装,SOT-223和SOP-8表面贴装封装。这些器件具有极低的静态电流,能够提供高达300mA的输出电流。输出端存在短路,内部热关断电路提供内部电流和热限制保护。 MC33375有一个控制引脚,允许逻辑电平信号关闭或转向 - 关于稳压器输出。 由于低输入至输出电压差和偏置电流规格,这些器件非常适用于电池供电的计算机,消费类和工业设备,其中延长了有用的电池寿命理想。 特性 低静态电流(OFF模式下为0.3 mA; ON模式下为125 mA) I O = 10 mA时输入至输出电压差为25 mV,I O时为260 mV = 300 mA 极其严格的线路和负载调节 稳定,输出电容仅为0.3 2.5 m输出电压3 mF 内部电流和热限制 逻辑电平开/关控制 应用 终端产品 电池供电的消费类产品 HandHeld Instruments 可携式摄像机和相机 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 05:02 514次 阅读
    MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

    FAN48617 固定输出同步TinyBoost®稳压器

    17 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-30 05:02 296次 阅读

    NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

    4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线轨操作 可调频率从500 kHz到2 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...
    发表于 07-30 04:02 326次 阅读

    LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

    7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-30 00:02 373次 阅读

    LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

    _XFCS 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 23:02 135次 阅读

    KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

    XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 354次 阅读

    NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

    7是一款高性能低压差线性稳压器。该器件基于流行的NCV8535,保留了其前代产品的所有最佳功能,包括高精度,出色的稳定性,低噪声性能和反向偏置保护,但现在包含一个电源良好输出信号,可以监控电源系统。 NCV8537完全符合AECQ100和PPAP标准。该器件的工作温度范围为-40℃至125℃,可提供固定或可调输出,采用10引脚3x3 mm DFN封装。 特性 优势 线路和负载高精度输出差异 多种应用的多功能解决方案 工作温度范围:-40C至125C 适用于汽车应用 低噪声(33 Vrms w / 10 nF Cnr和52 Vrms w / out Cnr) 非常受音频和娱乐系统欢迎 电源良好输出可用 自我监控调节器在哪里指定限制。 M最大电压输入16V,输入工作电压范围2.9 V至12 V. 性能稳定 符合AECQ100和PPAP 适用于汽车应用 应用 终端产品 网络系统,DSL /电缆调制解调器 汽车应用音频系统 导航系统 PCMCIA卡 手机 Camcoders and Cameras Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 远程信息处理 导航系统 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 209次 阅读

    NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

    8C器件是一款精密微功率稳压器。它具有5.0 V的固定输出电压,可在±2%范围内调节。它适用于所有汽车环境,并包含控制微处理器所需的所有功能。该器件具有低压差和低静态电流。它包括看门狗定时器,可调复位,唤醒和使能功能。该器件还包括安全功能,如热关断和短路保护。它能够处理高达45 V的瞬变。 特性 输出电压选项:5.0 V 输出电压精度:±2% 输出电流高达250 mA 低压差 70μA的低静态电流 低睡眠模式电流小于1.0μA 微功率兼容控制功能: - ENABLE - 看门狗 - 重置 - 唤醒 保护功能: - 热关断 - 电流限制 AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 车身和底盘 仪器和集群 发动机控制单元 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 168次 阅读
    NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

    NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

    5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线路和负载的高精度(25℃时+/- 0.9%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 236次 阅读

    MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

    0 / MC78M00A正线性稳压器与流行的MC7800系列器件完全相同,只是它的输出电流仅为输出电流的一半。与MC7800器件一样,MC78M00三端稳压器用于本地卡上电压调节。 内部通道晶体管的内部限流,热关断电路和安全区域补偿相结合,使这些线性稳压器在大多数工作条件下都非常坚固。具有足够散热的最大输出电流为500 mA。 规格:
    发表于 07-29 21:02 775次 阅读
    MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

    LV5762QA 降压型开关稳压器

    QA是一个1ch降压电压开关稳压器。 特性 1ch降压开关稳压控制器 与负载无关的软启动电路 频率折返功能 开/关功能 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻进行检测。 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 21:02 272次 阅读

    LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

    NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 19:02 253次 阅读

    NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

    9 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 17:02 442次 阅读

    NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

    1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 16:02 349次 阅读