24c01硬件电子
认证:优质创作者
作者动态
Howland电流源应用 之 4~20mA风管式温湿度传感器电路设计分析
5天前
电流检测,采样电阻Rshunt切换电路设计
1星期前
单片机就一个串口,如何和多个从机串口通信?串口如何实现一主多从?
1星期前
群友的问题 | 一个锂电池高侧电流检测电路
2星期前
产线反应麦克风测试有电流声,排查到半夜竟然发现是。。。。
04-02 19:10

不使用负压电源,ADC如何测量正负压?

本期的电路图来自ZLinear的开源数据采集板卡DL8884_RFN,是一个比较常见的电压偏置采集法(电路图已取得作者授权发文)。

由于要对电路进行分析,所以说可以先看下采集卡的模拟输入部分的参数如下:

  • 通道数量: 8通道单端输入/4通道差分输入
  • 分辨率: 16位逐次逼近型(SAR) ADC
  • 采样速率: 40KSPS(多通道复用采样,采样速率为40K/通道数)
  • 模拟电压输入范围: ±5V
  • 输入阻抗: 30KΩ
  • 硬件精度:0.1%
  • 多点标定:软件可扩展支持,需用户自备标定源

通过上面的参数可以看到,采集卡的模拟电压输入范围是-5V到+5V。下图的电路图摘取自开源的电路图中,电路功能为将-5V到+5V的输入电压转化为0~2.5V在ADC输入范围内的电压提供给ADC采集。

电路分析:这个电路使用叠加定理是较为便捷的分析思路,按照叠加定理,可以将电路分解为两个电路,然后将两个电路的支点电压相加,即可得到最终的输出给ADC的关系式:

从上图叠加定理求取最终输出给ADC的公式为(VIN+5)/4,从公式中也可以看到电压偏移量为1.25V。所以说上图的电路就很巧妙的将-5V到+5V的电压挪到了ADC可以正常采集的范围内(0~2.5V)。下图为对VIN电压从-5V到+5V直流扫描,ADC_IN的输出电压的曲线,可以看到其输出电压与我们得到的公式保持一致。

不过这种电阻网络组成的电压偏移法有一个比较不好的地方就是其输入阻抗与偏压电阻网络的电阻阻值有极大的关系,电阻大输入阻抗大,电阻小输入阻抗小。并且其输入阻抗并非恒定值,输入阻抗与输入电压也存在相关性,说明书中的30K输入阻抗也只是一个估值,本电路的输入阻抗通过仿真可以看到其曲线如下所示:

由于一般的被测信号源输出阻抗都很小,所以说这个电路的输入阻抗并不值得诟病。但是如果说被测信号源的输出阻抗比较大,比如说5K,那么输入信号的输出阻抗就会和采集卡的输入阻抗分压,造成误差,这一点需要注意。总而言之,这个电压偏移法还是很经济实用的,非常推荐给大家使用。

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 1
收藏 2
关注 177
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
成为第一个和作者交流的人吧