2019-10-18 16:32:08 weixin_42090940 阅读数 320
  • 单片机到底是个什么东西-1.2.第1季第2部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第2个课程,用通俗易懂的语言讲了很多和单片机有关的技术概念,如CPU、ROM、RAM、外设、电路板、软件硬件工作的差别等。目的是希望大家在轻松愉悦的氛围中对单片机加深认识。

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     电压的采集是我们进行电路设计常常用到的,具体的采集类型上又分为直流采集交流采集,将源电压通过一系列的电路设计,最终通过AD(数模转换芯片或单片机内部AD)读入MCU,并执行相应的决策,是我们大多设计的要求。下文将通过具体的实例介绍如何设计合适的电压采集电路。

直流电压采集

要求:采集一个输出范围为20V-28V的Uo电压信号到0-3.3V的AD。

设计思路:将20v到28v中的8v压差全部映射到0-3.3v的范围内,才内能更好的利用AD模块,所以首先将Uo与20V做差分,将电压抬低到0-8v(注:有时碍于仪放信号输入电压的范围较小会先分压再抬低见形式二),然后通过电阻分压将8v映射到3.3v的范围内。

形式一:

1、利用现有的电压产生20v的基准电压

2、通过仪放将Uo与20v差分(注:826的REF引脚为输出基准)

3、分压及输出阻抗匹配(电压跟随器)

4、输出钳位保护

形式二:

1、将Uo分压7倍,即将0-28v映射到0-4v,同理将20v也分压7倍即要产生2.857v的电压基准

2、差分并放大2.887倍及钳位电路(计算方法:3.3/(4-2.857),差放直接输入给AD不需要阻抗匹配)

 

交流电压采集

要求:采集单相正弦交流电的有效值范围为(0-24v)

设计思路:通过电压互感器将电压读取到,并放缩到合适的范围内,输入给有效值检测芯片,再将有效值检测芯片的输出给AD

1、电压互感器读取

2、有效值检测芯片及保护电路

总结:不论电路设计的多么精确,误差总会是有的,所以在电路的设计基础上,再通过MATLAB将数据进行拟合,才能将误差进一步的消除。

2017-12-18 20:43:53 mao_hui_fei 阅读数 15445
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最近在做一个数控电源,需要将0-24V的电压进行AD采样,但是stm32单片机ADC只能采样0-3.3V范围,
而且目前我没有运放做电压跟随器,只有一个高速AD模块,

这就需要在前级加一个分压电路,然后再加一个运放进行电压跟随,作用是输入输出阻抗匹配,还具有隔离的作用,不影响负载。下面几篇文章很不错,有参考价值:
1、AD采集分压电阻的选择:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-480897-1-1.html
2、https://zhidao.baidu.com/question/484386248.html
3、http://bbs.21dianyuan.com/thread-19401-1-1.html

1、AD转换器输入之前为何要接一个电压跟随器?

在许多典型电路设计中,AD转换器之前会有一个电压跟随器。这个跟随器到底是不是需要,要在了解跟随器作用的基础上,针对自己的电路特点而定。
首先,分析跟随器在这里的作用:
电压跟随器在这里的作用是阻抗变换作用。一方面,将输入阻抗变得很高,这样,对于输入信号的影响可以做到很小(影响一)。另一方面,输出阻抗变得很低,AD输入阻抗对输入信号的影响可以做到很小(影响二)。可见,跟随器非常有意义。
其次,分析自己的电路和被测信号做出是否用跟随器的决定。
1、如果信号源的输出阻抗很小,那么,影响一可以忽略。
2、如果AD的输入阻抗很大,那么影响一和影响二均可以忽略。
3、若两个影响都可以忽略,不必采用跟随器
4、存在一个影响,就需要用跟随器。

精度及误差问题:
精度不高就没有必要用电压跟随器,有误差可以通过线性拟合实现。(matlab)

2017-02-22 17:28:17 spdian 阅读数 2860
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一、新制作的PCBA烧录程序后,进行校准时发现第一节电压总是在跳动,变化范围也比较大3V~4V。如下是电路图


电路电芯电压采集的原理是利用两个MX4617模拟多路开关,两个模拟开关分别导通一个如:B1(cell1)、B0(cell0)两个再做减法,即可得到第一节电芯电压。控制两路开关的是单片机。

二、在C16为0.1uf时,上位机采集到的第一节电压一直在变动,后来将C16更换为1nf后,不再出现此问题。怀疑是由于0.1uf容值太大,不能滤掉模拟开关切换过程中的干扰,导致第一节电压一直变动?!

2019-07-13 16:55:31 weixin_43184208 阅读数 111
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一、目的
在激光探测领域,探测器发出的高速窄脉冲,单片机AD进行采样,很难捕捉到窄脉冲的幅值,即使使用高速AD进行采样,也存在一定的难度。因此,本方案设计了一种高速窄脉冲峰值保持电路,有助于单片机AD采样能很好的捕捉到脉冲幅值。

二、方案分析与比较
峰值保持器一般分为两种:电压型和跨导型。
方案一:电压型峰值保持器,由电压型运放、二极管、保持电容、缓冲器组成,优点是元件成本低,缺点是峰值保持存在过冲问题。

在这里插入图片描述
方案二:跨导型峰值保持器,由跨导型运放、恒流源、二极管、保持电容、缓冲器组成,优点是几乎不存在电压过冲问题,缺点是高速运放芯片成本过高.。

在这里插入图片描述
其实两种方案的原理都是对输入信号与输出信号的差值电压进行放大,输出电压或电流经过二极管对保持电容充电,电压型峰值保持器是电压转换电压的形式,二跨导型运放则是电压转换成电流的形式,存在过冲问题几率低。综合比较,使用了方案二。
三、硬件部分
1、电路图
在这里插入图片描述
R7与C3对信号源产生的脉冲信号进行微分处理,得到信号经过跨到型运放进行电压-电流转换,输出的电流经过二极管(二极管的材料也有特殊要求,结电容必须很小,频率响应高)对保持电容(电容材料也有特殊要求,本实验使用的是聚苯乙烯的电容)充电,最后经过缓冲器输出。R6是对电容放电用的,R9反馈电阻影响的是放大倍数,R3可调电阻控制运放端口1的电流(具体影响想知道的自行百度)。
2、仿真实验图
微分测试点与缓冲器测试点波形图
在这里插入图片描述
3、PCB工程图
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
4、实物图
在这里插入图片描述
5、测试波形图
经过最终测试,实验结果与仿真结果基本一致,此文省略测试波形图。
四、结论

经过本次实验,验证了高速窄脉冲峰值保持设计是可以实现的,若要达到很好的效果,还需要加一个延迟放电电路来确保下次脉冲到来前,把保持电容的电放掉。后期在推出放电电路实现方法,以及单片机是否采集到脉冲幅值。

2012-09-08 10:14:09 G1036583997 阅读数 6213
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<单片机进行采集时要加上一个稳压管以保障电压不会过高(小于稳压电源时不影响)>

1.电流采样(输入输出运放上要加上电容进行)

采集一个点的电流,用小的精密电阻,通用采集电压,后经过处理除以电阻的阻值,来计算出电流。


小电压进行放大,运用差分比例放大,后经过单片机采样进行处理

     电路图:差分比例运放电路


模拟电子技术基础P333差分比例运放电路和改进后的高输入电阻的差分比例运放电路


电压采样(加电容滤波)


直接采集

 

AD采样的软件滤波

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