上篇文章中介绍了一个可以不给ADC加负压就可以测量负压的电路,电路功能为将-5V~+5V输入电压转化为0~2.5V电压给ADC采集,输出公式为Vadc=(Vin+5)/4,电路图如下所示:
这个电路还是很不错的,不过确实这个电路也存在两个弊端:
1. 输入阻抗低,由电阻分压网络决定。如果被测信号源的输出阻抗太大则会出现测量误差。(上篇文章有所提及)
2. 电路适用于被测的信号源支持灌电流及拉电流,如果仅支持拉电流则不行。就像Abc佬所说一样。如果被测的信号不支持灌电流,那么就会出问题,导致测量异常。(上篇文章未提及)
这个第二点的弊端类似之前解决的群友的问题,问题也是由于基准源不能灌入电流导致的。感兴趣也可以看看那篇文章。
本期也是通过仿真说明,这个电阻网络电压偏移导致的弊端二。首先我们设置信号源电压为1V,由公式可得,给到ADC的电压为(1+5)/4=1.5V。由仿真也可以印证公式是正确的。可以注意到此时是会有25uA的电流灌入信号源的。
那么为了验证弊端二,我们需要搭建一个只支持拉电流不支持灌电流的电路,这个电路也非常简单,最简单的就是拿NPN型的三极管搭建一个设计输出的电路,这个电路在一些LDO的拓扑中也很常见。下图截图自TI的技术文档《线性稳压器基础知识》。技术文档文章附件有。
那么我们也可以仿照这种形式搭建一个发射极输出的电路,让其输出电压为1V。下图的电路图非常好理解,即运放+NPN组成的扩流电路。发射极连接到反向输入端,所以发射极的最终输出电压会等同于同相输入端电源,最终输出1V。
那么我们下面将两个电路连到一起,用于模拟信号源无法灌入电流的情况,大家可以先选择最终输入到ADC的电压是多少?
那么此时就可以看出,由于信号源无法灌入电流(原本应灌入25uA),所以信号源仿佛就是断路一般,此时ADC的输入电压完全由2.5V在R1和R2分压决定,所以最终输出给ADC的电压就是(2.5*20)/30=1.666V。
这也就是这个电阻偏移网络的弊端二。本期感谢Abc大佬的留言带来的拓展延伸。感谢各位总工的阅读点赞与分享,如果您对这个电路也有什么想要继续探讨的欢迎评论区留言。