运算放大器的问题

lzh2010 · 发表于 2011-4-1 21:02:58

请问模拟电路的高手！运算放大器的差分输入，输入端信号间有压差，可是输入端信号不和运放共地的话是否能工作？请模电高手帮忙解答一下。谢谢！如下面的电路是否能工作？输入端和运放不工地。

电路截图 (原文件名:QQ截图未命名.png)

Bigbird · 发表于 2011-4-2 03:11:13

只要保证运放两个输入端的电压不超出其共模输入范围，理论上是可以的。

但实际上往往牵涉到安全、干扰之类的问题，一般不建议这么用。

xivisi · 发表于 2011-4-2 08:07:06

需要共地，类似于三极管放大电路

lzh2010 · 发表于 2011-4-2 08:38:02

回复【2楼】xivisi LiYong
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有人说差分输入不需要共地的呀？

回复【1楼】Bigbird
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现在不共地怎么算共模电压呢？

lzh2010 · 发表于 2011-4-2 08:39:38

哪位熟悉差分输入的朋友能具体讲讲这方面的吗？谁有这方面的资料可以发给我吗？luzhonghai2004@163.com，谢谢！自己的模电水平太差了。

duzhang · 发表于 2011-4-2 08:40:39

系统间是需要公地的，要不就得用隔离的东东。
就你这个运放的应用，输出端的电压是相对于运放的地而言，不共地的话可能不能正常工作，还会引入很大的干扰

OverLook · 发表于 2011-4-2 08:41:49

不共地怎么计算？

看高手分析。

zhaoghsea · 发表于 2011-4-2 08:43:29

需要保证 HV+,HV-在允许的共模输入电压范围才能正常工作，VO=(HV+ - HV-)/100
看了下NS的手册，单电源供电共模范围是0到(V+) -1.5,要保证CMRR>=50db，那为V+ -2。
如果能保证，应该是不用共地的，运放本来就可以差分输入。
PS:HV+,HV-只要保证在-0.3到V+之间，运放是不会坏的

lalapunk1983 · 发表于 2011-4-2 08:47:04

必须共地，不共地怎么知道谁差分输入谁高谁低？
没参考点怎么知道高低？

zhaoghsea · 发表于 2011-4-2 08:56:49

我是这样认为的：楼主的意思是差分端是有压差的，只是说HV-是否要和和运放的地连一块吧
都和运放接一块了肯定是有个参考点的。

cqfeiyu · 发表于 2011-4-2 09:06:49

看看这个贴,有解答
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4370698&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=cqfeiyu&bbs_id=9999

urmif · 发表于 2011-4-2 10:30:17

不用共地，实际的很多电路都是这样接的，在高压端与低压端不供地又想测量电压的时候，就是这种接法。我见过实际有个输入电压是1000V的，也这样接，衰减200倍。

fickle · 发表于 2011-4-2 10:57:19

不公地，或者说没有电压参考端，可以？

lzh2010 · 发表于 2011-4-2 13:22:45

回复【9楼】zhaoghsea 面朝大海，春暖花开
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感谢zhaoghsea分析我的问题，同时感谢大家的讨论。看了zhaoghsea的回答我还是不明白，我自己也觉得输入信号和运放还是要共地的，否则没有回路没法工作。按照zhaoghsea的说法不共地也是能工作的，那此时的共模电压又该如何计算呢？下图是我实际的测量电路，想测量一个高压电池组的总电压，最低300V以上，但是电池组的负极不能和运放共地的。我想通过差分放大后再进行一次滤波后送入单片机的AD口采集电压。不知道这个电路能工作吗？电池组的负极和运放的地不共地的话，共模电压该如何计算呢？希望zhaoghsea能再讲讲，欢迎大家一起讨论。谢谢！

差分输入原理图 (原文件名:2011-04-02_131432.jpg)

Big_Bang · 发表于 2011-4-2 13:53:36

奇怪，为什么要这样接！
Mark

lzh2010 · 发表于 2011-4-2 20:50:33

回复【14楼】Big Bang
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你有什么好的接法吗？能讲讲吗？

QQ65411253 · 发表于 2011-4-2 21:22:01

只需要在其中一个HV上面加一个偏置电压即可。一般是用两个电阻对电源分压，得到一个1/2vcc作为偏置电压。如果连偏置电压都没有还要求不共地，那这个电路不能工作。

xivisi · 发表于 2011-4-2 21:25:16

回复【13楼】lzh2010
回复【9楼】zhaoghsea 面朝大海，春暖花开
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感谢zhaoghsea分析我的问题，同时感谢大家的讨论。看了zhaoghsea的回答我还是不明白，我自己也觉得输入信号和运放还是要共地的，否则没有回路没法工作。按照zhaoghsea的说法不共地也是能工作的，那此时的共模电压又该如何计算呢？下图是我实际的测量电路，想测量一个高压电池组的总电压，最低300v以上，但是电池组的负极不能和运放共地的。我想通过差分放大后再进行一次滤波后送入单片机的ad口采集电压。不知道这个电路能工作吗？电池组的负极和运放的地不共地的话，共模电压该如何计算呢？希望zhaoghsea能再讲讲，欢迎大家一起讨论。谢谢！
<center>
差分输入原理图 <font co......
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这个电路相当于共地的负反馈时虚短，虚地，

xivisi · 发表于 2011-4-2 21:26:54

而且一般的运放承受不了300V电压隔离放大器（贵的要死）、ADI的差动放大器好像可以这样接

fickle · 发表于 2011-4-2 21:39:11

回复【13楼】lzh2010
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这个电路不会工作吧？

1、连接电池电压参考点，正负端都可以。不过，电压这么高，不安全。

2、因此，在运放的正负输入加个小电阻，比如1k。这样形成测量回路，电路就可以work了。

3、还有一点，运放选的，使用op07之类也许合适点。

lujianfeng2001 · 发表于 2011-4-4 14:22:22

HV-接地

urmif · 发表于 2011-4-5 02:06:10

不用接地。
不管从仿真和实际的电路中，都可以验证该电路的正确性。
很早以前我们就考虑过这个问题，特别是针对高压的直流检测。考虑安全性，必须要加隔离，如果采用霍尔传感器，是可行，但霍尔传感器都不便宜，成本很高。隔离运放也可行，但成本也不低，而且有的还需要隔离电源，不太方便。最简单的办法就是用差分运放。在高压的SVG电路中，我们用差分电路检测直流母线（约1100V）上三个电容的电压，在变频器和光伏逆变器中，用差分电路检测母线电压和并网电压等。为安全起见，运放的输入端要加保护。
刚才仿真了下，电路和波形如下。

差分电路 (原文件名:chafen.jpg)

输入和输出波形 (原文件名:chafenboxing.jpg)

hu7215 · 发表于 2011-4-5 10:11:26

不太明白，学习中

QQ65411253 · 发表于 2011-4-5 14:55:57

回复【21楼】urmif
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你这个图运放没有偏置电压，能正常工作？
仿真正常不代表实际能工作，对于差分放大器和仪表放大器的偏置电压，很多模拟电路的书上都有强调。

(原文件名:截图1.jpg)

(原文件名:截图2.jpg)
你的偏置电流在R1和R2之间，正常的做法是如下图加上一个100K分压得到的偏置电压。

(原文件名:截图3.jpg)

xjmlfm1 · 发表于 2011-4-5 16:45:10

楼主的图能工作的，这个图我们在产品中多次应用。不过为了安全考虑，应该加限幅电路。
楼上的，仪运和普通运放的接法不太一样。

fickle · 发表于 2011-4-5 18:03:35

回复【21楼】urmif
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在实际的电路中的r1和r2之间接个1k电阻，电路就会工作了。

正如 QQ65411253 所说，必须用偏置电流，运放或仪表放大器才能工作。

至于仿真可行，因为信号源已经共地了。可以看看信号源模型或者接个等电位点。

fickle · 发表于 2011-4-5 18:08:03

回复【24楼】xjmlfm1
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还是拿13楼图说明清楚些。

1、bt是一套电源体系。

2、运放又是一套体系。

3、如果没有一个共同的参考点，呵呵，真不明白怎么工作？

lzh2010 · 发表于 2011-4-5 20:21:17

讨论的朋友很多呀！欢迎大家继续讨论！我觉得我这个电路工作有些问题，自己感觉不能工作似的。现在有朋友说是能工作，有人又说不能工作，意见达不到共识呀。希望哪位熟悉模拟电路的朋友具体讲讲这方面的知识，就是差动放大到底需不需要共地的问题？（输入的信号不和运放共地时是否能正常工作）

lzh2010 · 发表于 2011-4-5 20:25:03

这点我感觉和CAN总线类似，CAN总线的各个节点不共地是能正常通信的。简单看过NXP的CAN总线收发器TJA1050，我感觉其工作原理就是比较器，当CANH CANL之间有压差时信号就有输出，输出为显性0。比较器的原理就是运放，能否和这里的差动输入做一个类比呢？

lzh2010 · 发表于 2011-4-5 20:26:00

继续顶起，欢迎大家继续讨论这个问题，希望模拟高手来这里给大家讲讲。非常感谢！

afei8856 · 发表于 2011-4-5 20:30:59

我本来是共地接法的看了这些讨论我也有点迷糊了但我感觉不共地的话应该不会工作

lzh2010 · 发表于 2011-4-6 09:01:27

还是没人讲明白，希望继续讨论！

taotaoliu · 发表于 2011-4-6 10:14:06

似乎明白了

fickle · 发表于 2011-4-6 10:17:35

回复【32楼】lzh2010
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23楼得 QQ65411253 网友，说的还不清楚？

sleet1986 · 发表于 2011-4-6 10:58:09

可以工作的，没什么问题

QQ65411253 · 发表于 2011-4-6 10:59:41

回复【34楼】fickle
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对于差动放大器或者仪表放大器，处理的是“+”与“-”两个信号之间的差，而这两个信号必须是以地（或一个固定电平）为参考的。并非多数人所理解的处理加在“+”与“-”的一个信号。而楼主的应用正好是后面的情况。一个信号与两个信号之间最关键的差别就是偏置电流的走向。共地的两个信号偏置电流都是从输入端到地，放大器可以正常工作。而一个信号由于没有参考端（即不共地），偏置电流就是从一个输入端到另一个输入端。如果输入端阻抗很大，则放大器会迅速饱和。
通行的做法是在任意一个输入端加上偏置电压，处理的信号“串”在偏置电压上，偏置电流将通过偏置电压形成回路。输出将也是以偏置电压为参考。

lzh2010 · 发表于 2011-4-6 18:43:22

回复【36楼】QQ65411253
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已经加过你的QQ了。按你的解释，是不是应该按下面的图中所示（示意画法）：偏置电压为1V，输出相对偏置电压为3V，而对运放的地为4V呢？不知道我这样的理解对吗？能不能再详细讲讲。谢谢！

(原文件名:2011-04-06_172534.jpg)

lzh2010 · 发表于 2011-4-6 18:45:17

运放准备选用国家半导体的低功耗运放LM6462，轨对轨输出，电源供电VCC为5V。

QQ65411253 · 发表于 2011-4-6 19:25:28

我前面已经说了，偏置电压（其实就是虚地）应当加在“HV+”或“HV-”。你上面的R4实际上已经参与差动放大了，起不到偏置的作用。

QQ65411253 · 发表于 2011-4-6 19:51:28

如果有人看到不加偏置电压也能工作，可能是下面4种情况：
1：电路本身已经有了隐含的偏置电压。CAN、485总线就是这种情况。如果不信，可以用万用表量一下总线对地的电压。题外话，有些485总线经常烧MAX487，是因为各个节点的偏置电压并不等电位，存在较大的共模电压，然后又被一个低阻抗连接烧掉的。
2：共模阻抗不够高，而放大器的偏置电流极小（不是指输入阻抗高）。简单的说，就是两个不共地的电路之间有隐含的电阻相互连接，而偏置电流不会在这个电阻上引起大得可以影响工作的电压。此时偏置电流仍然可以形成回路。以1pa偏置电流的运放为例，一个100M的电阻仅仅能引起0.1mV的失调电压。比很多运放本身的失调电压还低。
3：电路使用的是交流信号，信号通过分布电容形成回路。
4：运放附近有妖怪；—）

lzh2010 · 发表于 2011-4-6 21:50:48

感谢QQ65411253 详细的解答！你说的偏置电压（其实就是虚地）我不明白什么意思，其实我还不明白你讲的偏置电压的真正的意思？你说我图上的R4实际上已经参与差动放大了，起不到偏置的作用，也就是这个电路不能正常工作了？那偏置电压该如何正确的加上你能不能简单画个示意图呢？这样就很清晰了，看着理解就简单了。
你说的有人看到不加偏置电压也能工作其实是电路本身已经有了隐含的偏置电压。CAN、485总线就是这种情况。个人觉得这就是CAN总线不用共地也能通信的原因吧。

lzh2010 · 发表于 2011-4-6 21:55:47

QQ65411253你说我图上的R4实际上已经参与差动放大了，起不到偏置的作用，这点我也不知道原因？希望你能根据我的电路画个示意图说明一下你给我讲的，这样就形象一些容易理解了。再次感谢！

jielove2003 · 发表于 2011-4-6 22:36:52

mark

lzh2010 · 发表于 2011-4-6 22:50:56

等待QQ65411253的讲解！

QQ65411253 · 发表于 2011-4-7 09:55:50

等中午有空了画个图给你看看。

eworker · 发表于 2011-4-7 10:12:55

回复【45楼】QQ65411253
等中午有空了画个图给你看看。
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听课

lzh2010 · 发表于 2011-4-7 10:25:54

回复【44楼】lzh2010
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谢谢QQ65411253！等中午你有时间了麻烦你给我画个示意图吧，这样讲解起来就容易理解了。

lzh2010 · 发表于 2011-4-7 13:07:07

回复【45楼】QQ65411253
等中午有空了画个图给你看看。
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等待QQ65411253 画图讲解。呵呵！

QQ65411253 · 发表于 2011-4-7 14:19:42

(原文件名:运放1.JPG)
上图是楼主的电路，红线已经清楚的显示出了偏置电流的走向。很明显，偏置电流只经过运放的两个输入端，并没有返回到地。此时“+”或“-”有信号吗？其实是没有的。信号必须是加在地（或者虚地）和输入端之间的，这样偏置电流才能够返回到地。只有返回到地的偏置电流才能产生信号。

(原文件名:运放2.JPG)
这个图中，绿线是加上的偏置电压。有了偏置电压，偏置电流就有了回路。红线是偏置电压的回路，紫线是真正的输入信号的回路。重合的一段就是信号借助偏置电压形成的回路。偏置电流有了这个回路就能在HV+上面形成信号电压。
主要起作用的是下面的10K，上面的10K用来对VCC分压，从而得到偏置电压。此时的偏置电压等效于共模电压。如果偏置电压为0，就相当于共地了。
在楼主的图中R4也可以形成回路，只是R4本身要参与运算，所以LM321的“+”将随输入信号变化。其结果相当于加上了一个的随输入信号变化的偏置电压，此时输出将没有使用价值。

修改原因：消除歧义
修改原因：修改笔误

lzh2010 · 发表于 2011-4-7 20:35:00

回复【49楼】QQ65411253
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看了你的图基本明白了，十分感谢！
你说的修改原因：消除歧义修改原因：修改笔误是什么意思呢？
图中的网络标号我画反了，HV+应该连接电池组的正极，HV-应该连接电池组的负极，这样连接和现在电路的分析方法一样吧？

reflecter · 发表于 2011-4-7 23:22:28

回复【49楼】QQ65411253
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颜色分得很清，可以就不甚明白，顶下先

lzh2010 · 发表于 2011-4-8 08:37:57

回复【51楼】reflecter 陈亮节
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我也不是很明白的。

reflecter · 发表于 2011-4-8 09:00:59

回复【10楼】cqfeiyu
看看这个贴,有解答
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4370698&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=cqfeiyu&bbs_id=9999
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咕大侠在这个帖里讲得也有道理，故昏昏中~

lzh2010 · 发表于 2011-4-9 20:32:39

我还不是很明白，欢迎大家继续讨论！

Stephen_Zhang · 发表于 2012-10-26 13:28:34

我也不懂，帮LZ顶起

运算放大器的问题

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