差分运算放大电路仿真电路、输入前信号计算

百科   2024-10-24 11:28   广东  


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  差分运算放大电路,对差分信号进行放大,共模信号得到抑制,稳定性好,应用广泛。

  可以采集电路中的交流电压,直流母线电压等比较高的电压采集处理,需要用电阻进行分压处理转换成可以接入运放输入端的电压,即是上图中VF2和VF1的电压。

差分运放输入前信号计算

   上述600K电阻进行了简化处理,实际工程应用中会采用如下电路

  怎样得到VF5-VF4的电压呐,进行如下简化,由运放的“虚短”可得

由电路的分压关系可得:

当V2-V1=100V时,VF5-VF4=0.84V,即此时运放输入端的电压是0.84V

无直流偏置的电路计算仿真

   当我们输入电压是100V的时候,经过电阻分压进入运放的信号电压即(VF2-VF1)的电压约为0.84V,运放输出经过10倍放大输出约为8.4V,具体如下仿真:
输入100V的电压

(VF2-VF1)的电压为840.7mV

运放输出8.43V

有直流偏置的电路计算仿真

   通常使用的芯片内部ADC都是单极性的,即只能采集正电压。所以会在运放的同相输入端加上直流偏置电压,输出端也会有同样的直流偏置,具体计算如下:

采集的电压是100V,进入运放输入端的电压仍约为0.84V,加入1.65V的直流电压偏置

加入1.65V的直流电压偏置,输出为8.4V+1.65V=10.05V,仿真结果如下:


运放输出端是RC滤波电路,目的是防止输出过冲等信号失真问题
需要注意的是,差分输入要求对称,所以一侧相对应的电容电阻都应该是相等。
当采集的电压越高的时候,前端分压电阻的值也会越大,但是也需要考虑电阻功率等问题。
作者:小郭爱学习@
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