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电路设计必备知识:电压电流采样、加减法运算、差分放大、光耦

<p>1、 差分放大电路</p>
<img alt="差分放大电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="78e23378-1009-47ab-97ec-f1d9dda8ed7b" src="/sites/default/files/inline-images/1%E3%80%81%20%E5%B7%AE%E5%88%86%E6%94%BE%E5%A4%A7%E7%94%B5%E8%B7%AF_0.jpg" />
<p>上图为典型的差分放大电路,也属于减法电路。</p>

<p>其输出公式为:UO=(R2+R4)×R3×U1/[(R1+R4)×R2]-R4×U2/R2。</p>

<p>实际应用的时候,一般取R1=R2,R3=R4,则输出电压为:UO=(U1-U2) ×R4/R1。</p>

<p>2、 反相加法电路</p>
<img alt="反相加法电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="759112eb-ed11-40da-ac08-bb7c8cb22c48" src="/sites/default/files/inline-images/2%E3%80%81%20%E5%8F%8D%E7%9B%B8%E5%8A%A0%E6%B3%95%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
<p>上图为反相加法电路,根据"虚断"、"虚短"可求得它的输出电压运算公式为:UO= -Rf(U1/R1+U2/R2+U3/R3),</p>

<p>一般我们取R1=R2=R3,则输出电压为:UO= - Rf / R1 × (U1+U2+U3)。</p>

<p>平衡电阻Re=R1//R2//R3//Rf。</p>

<p>3、 同向加法电路</p>
<img alt="同向加法电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="1ec2d32b-04a1-4c9e-ac99-8e5c54b6d218" src="/sites/default/files/inline-images/3%E3%80%81%20%E5%90%8C%E5%90%91%E5%8A%A0%E6%B3%95%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
<p>上图为同相加法电路,可以根据"虚断"、"虚短"和戴维宁定理进行计算,</p>

<p>输出公式为:UO=(1+Rf/R1)[U1×Ri2// Ri3/( Ri1+ Ri2// Ri3)+ U1×Ri1// Ri3/( Ri2+ Ri1// Ri3)+ U1×Ri1// Ri2/( Ri3+ Ri1// Ri2)],</p>

<p>当Ri1= Ri2= Ri3时,UO=1/3×(U1+U2+U3) ×(1+Rf/R1),</p>

<p>若取Rf=2 Ri1,则UO=U1+U2+U3,是一个完美的加法电路。</p>

<p>4、光耦电路</p>
<img alt="光耦电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a1ff1589-87bd-4d20-bc5e-188f22b8773c" src="/sites/default/files/inline-images/4%E3%80%81%E5%85%89%E8%80%A6%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
<p>光耦发光二级管的输入电阻要根据光耦的工作电流进行计算,不要随便选取,否则会导致电路无效或者可靠性不高,损坏元器件。光耦的工作电流一般1mA-80mA之间,实际情况要根据芯片资料所提供的参数进行计算。一般情况选取5mA-20mA都是可以的,当然有的光耦比较灵敏1mA电流以下也能正常工作,设计电路时也是需要考虑的,否则会引起误动作,导致产品功能故障,光耦具有隔离的重要作用。</p>

<p>5、一种常用的电压采样电路</p>
<img alt="一种常用的电压采样电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a557eab9-7a01-489d-87ca-01dcfdb78a58" src="/sites/default/files/inline-images/5%E3%80%81%E4%B8%80%E7%A7%8D%E5%B8%B8%E7%94%A8%E7%9A%84%E7%94%B5%E5%8E%8B%E9%87%87%E6%A0%B7%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
<p>如图所示该电路中,输入电压(V_IN)经过电阻R47和R50、R51分压后经过差分跟随运放电路,然后经过RC低通滤波器进行滤波输入至ADC采样(DSP、单片机ADC采样接口或ADC采样芯片),经过处理后得到相应的ADC采样数字信号。</p>

<p>该电路后面接了一个电压跟随器,用作缓冲级或隔离级,提高输入阻抗,降低输出阻抗。</p>

<p>6、一种常用的电流采样电路</p>
<img alt="一种常用的电流采样电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="c9584a7c-6e7a-4b11-a4a2-6f192f9df900" src="/sites/default/files/inline-images/6%E3%80%81%E4%B8%80%E7%A7%8D%E5%B8%B8%E7%94%A8%E7%9A%84%E7%94%B5%E6%B5%81%E9%87%87%E6%A0%B7%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
<p>如图所示该电路中,采样电阻为R62(此处50mΩ),当电流流过采样电阻R62时,即将电流转化为相应的微小电压,然后经过差分放大(假设电流为1A,则采样电阻R62两端的电压为50mV,在经过差分运放放大,该差分运放放大倍数为24k/2.49k≈9.64(倍),即放大后输出电压约为0.482V。),滤波后输入至ADC采样接口。</p>

<p>文章来源:雄哥谈科技&nbsp;</p>