请教如何将正负10V之间的模拟电压转化为0-5V电压供单片机直接采集

xfbk1984 · 发表于 2010-8-19 08:13:01

单片机的AD是12位的，采样精度2.4mv，输入信号低于1KHZ
我自己的想法是，用两级放大器,5V电源供电，前级为求和放大器，增益为1/4，后级为单增益的反向放大器。或者将如入信号先用电阻分压衰减，然后进入放大电路。放大器采用高精度、低温漂、低失调电压运放。
请大家能指点下

again · 发表于 2010-8-19 09:12:03

一个OP就可以！给你画张图

again · 发表于 2010-8-19 09:28:49

(原文件名:1025.jpg)

again · 发表于 2010-8-19 09:35:15

op换轨对轨的单5V供电，如OPA340

cowboy · 发表于 2010-8-19 13:47:07

三个电阻就可以了

            +5V
               |
            .-.
            | |10K
            | |
            '-'
               |
   _______ |
in ---|_______|--+--------- out
      20K    |
               |
            .-.
            | |20K
            | |
            '-'
               |
            GND

span42 · 发表于 2010-8-19 14:16:43

楼上好nb，学习了

mcu2007 · 发表于 2010-8-19 15:59:00

回复【4楼】cowboy
三个电阻就可以了
            +5v
               |
            .-.
            | |10k
            | |
            '-'
               |
   _______ |
in ---|_______|--+--------- out
      20k    |
               |
            .-.
            | |20k
            | |
            '-'
               |
            gnd

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-10V的时候OUT脚是多少V？

cowboy · 发表于 2010-8-19 16:15:10

dengxiaofeng · 发表于 2010-8-19 16:46:10

学习了

hailin0716 · 发表于 2010-8-19 18:17:28

回复【4楼】cowboy
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当加入-10V时，OUT输出为-5V.我搭电路测试了

tangwei039 · 发表于 2010-8-19 19:58:54

回复【7楼】cowboy
0
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给大家讲讲输入-10V是为0啊？

cowboy · 发表于 2010-8-19 20:23:33

回复【10楼】tangwei039
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这个不难理解吧！
先把接地的20K电阻看成不存在，余下的两个电阻串联，一端接+5V，另一端接输入的-10V，两端之间电压差就是15V；
这两电阻串联分压，上侧10K压降5V，20K压降10V，抽头（out）刚好就是0V；
把刚才看成不存在的电阻变回来，0V通过一个20K电阻接地，当然仍是0V。

也可以用基尔霍夫电流定律，或者戴维宁定理计算，方法很多，不过上面的方法更直观。

waitingconfirm · 发表于 2010-8-19 20:26:59

回复【11楼】cowboy
回复【10楼】tangwei039
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这个不难理解吧！
先把接地的20k电阻看成不存在，余下的两个电阻串联，一端接+5v，另一端接输入的-10v，两端之间电压差就是15v；
这两电阻串联分压，上侧10k压降5v，20k压降10v，抽头（out）刚好就是0v；
把刚才看成不存在的电阻变回来，0v通过一个20k电阻接地，当然仍是0v。
也可以用基尔霍夫电流定律，或者戴维宁定理计算，方法很多，不过上面的方法更直观。

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你把信号源和电源都当无内阻的了？

而且涉及正负电压的时候，通常地线没那么好接的

xuejianhua1986 · 发表于 2010-8-19 20:46:21

飘过，看来这个问题有待研究

cowboy · 发表于 2010-8-19 20:59:25

回复【12楼】waitingconfirm
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电源的内阻远比这些电阻小，大多情况下可以忽略；
信号源内阻可以在输入电阻中扣减，前题是信号源内阻小于20K；
“而且涉及正负电压的时候，通常地线没那么好接的”这句不明意思，愿闻其详。

cuikai12345 · 发表于 2010-8-19 21:03:57

mark

majia-2 · 发表于 2010-8-19 21:16:19

cowboy 你是我的偶像
这电路简单的不敢相信，可以用吗？是否输出加个电压跟随做缓冲？或者输入和输出都加跟随器做缓冲？

cowboy · 发表于 2010-8-19 21:55:46

回复【16楼】majia-2
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偶像就不敢当了，我只是随便说的。
电路能不能用，要看实际情况，如果电路输出接ADC输入，就不必加跟随器，一般的ADC输入阻抗达100M以上，不加输出缓冲也没关系。至于输入缓冲，也得看前面信号源的内阻，如果内阻非常大，加输入缓冲是有必要的。但如果信号源内阻不算大，如本电路要求小于20K，则可以从电路的输入电阻中扣减。例如，信号源内阻为1K，可以把电路中输入的20K电阻改为1K。如果信号源来自运放的直接输出，则可以认为是零内阻，因为运放闭环时输出阻抗非常小。
再说明一下图中的+5V，是参考电压，如果用电源电压代替，就得考虑电源精度和纹波的影响。若要精准，就需用稳定的基准电压。如果有3.33V的基准电压，还可用两个电阻实现。

(原文件名:未命名.PNG)

mcu2007 · 发表于 2010-8-20 01:13:51

回复【9楼】hailin0716
回复【4楼】cowboy
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当加入-10v时，out输出为-5v.我搭电路测试了

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麻烦测试下这个电路。

(原文件名:2010-08-20 01 13 27.png)

richey07 · 发表于 2010-8-20 06:04:51

mark

tangwei039 · 发表于 2010-8-20 06:51:26

回复【17楼】cowboy
回复【16楼】majia-2
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偶像就不敢当了，我只是随便说的。
电路能不能用，要看实际情况，如果电路输出接adc输入，就不必加跟随器，一般的adc输入阻抗达100m以上，不加输出缓冲也没关系。至于输入缓冲，也得看前面信号源的内阻，如果内阻非常大，加输入缓冲是有必要的。但如果信号源内阻不算大，如本电路要求小于20k，则可以从电路的输入电阻中扣减。例如，信号源内阻为1k，可以把电路中输入的20k电阻改为1k。如果信号源来自运放的直接输出，则可以认为是零内阻，因为运放闭环时输出阻抗非常小。
再说明一下图中的+5v，是参考电压，如果用电源电压代替，就得考虑电源精度和纹波的影响。若要精准，就需用稳定的基准电压。如果有3.33v的基......
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谢谢，我什么时候能模拟电路水平能达到这样水平啊！！

eworker · 发表于 2010-8-20 08:16:15

回复【20楼】tangwei039
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只要功夫深，铁杵磨成针。

ffbiao · 发表于 2010-8-20 10:59:38

学习，用NI软件验证了4楼的，可行

eworker · 发表于 2010-8-20 11:54:20

回复【22楼】ffbiao
学习，用ni软件验证了4楼的，可行
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ni软件是什么？

llssr · 发表于 2010-8-20 13:10:13

回复【23楼】eworker
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multisim10

hailin0716 · 发表于 2010-8-21 10:33:53

回复【18楼】mcu2007 努力出国
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用你的电路，我搭电路试了。测试结果是：加-10V,OUT电压是-3.4（该电压对应5v的GND,同时测试将5V与-10v共地）。cowboy：我有点疑惑为什么OUT输出时0V呢。麻烦解答一下。谢谢

hailin0716 · 发表于 2010-8-21 10:49:15

不好意思：是我弄错了。测电压的外用表电量不足了，导致测量电压不准。刚才换了新的电池,证实cowboy大哥正确，小弟在此陪个不是。给大家带来不便，请谅解。在这件事发现自己不足之处很多，希望以后大家能多指点。

xfbk1984 · 发表于 2010-8-23 19:22:18

不可思议
这是我同学工作中遇到的问题
希望能帮到他
谢谢楼上诸位

xiezheming · 发表于 2011-3-19 13:16:12

膜拜cowboy

zhaoguoqing297 · 发表于 2011-3-25 15:04:46

回复【4楼】cowboy
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很崇拜你，
我也碰到这个问题，原来这么简单

ouluolin · 发表于 2011-7-8 20:18:42

Uo和Ui 关系如下：。根据叠加，假定只有Ui输入时，Uo1=（20/3）/（20+20/3）=0.25Ui。假定只有+5V输入时，UO2=2.5V，故Uo=0.25Ui+2.5

ruizhixing · 发表于 2011-7-9 00:40:25

这其实就是传说中的叠加定理。

MCU678 · 发表于 2011-12-9 22:35:39

mark

osoun · 发表于 2011-12-10 10:21:34

谢谢了,正用到.

yulongkui · 发表于 2011-12-10 14:13:22

学习

avrgogo · 发表于 2011-12-10 15:41:44

方法很巧妙。

ece123 · 发表于 2012-2-8 14:48:54

好思路。。。

ihuz · 发表于 2012-5-8 10:37:23

学习了..

s9801008 · 发表于 2012-8-23 22:32:29

cowboy 发表于 2010-8-19 20:23
回复【10楼】tangwei039
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老大，这个帖子 3.3V单片机的AD怎样采集0-5V的模拟信号？
http://www.amobbs.com/forum.php? ... B%E6%A8%A1%E6%8B%9F，

能不能给个标准答案啊，谢谢

兄弟们等~~

libitao · 发表于 2012-8-23 23:24:47

Mark好贴

wys123 · 发表于 2012-12-23 23:21:05

收藏，以后学习

afengjiuling · 发表于 2012-12-25 10:38:40

三个电阻的办法真经典！

bolizhicheng204 · 发表于 2012-12-25 11:30:03

again 发表于 2010-8-19 09:28
(原文件名:1025.jpg)

这个好厉害啊什么原理啊

javabean · 发表于 2012-12-25 12:41:18

这个不错，理解datashit上如何做的电压转换电路了

hclcwx · 发表于 2012-12-25 12:54:38

ding
简单之中的不简单
学习了

wx85105157 · 发表于 2012-12-25 19:21:23

豁然开朗，找到理论依据了。

jz701209李 · 发表于 2013-4-10 15:43:24

学习一下....

houfuqiang · 发表于 2013-6-5 11:58:52

好，说习了，高手真多

wanglituan · 发表于 2013-6-5 13:45:14

标记。。。

gotofly100 · 发表于 2013-9-21 17:31:02

正负电压测量 mark

JohnsonJiang · 发表于 2013-10-26 10:36:18

ouluolin 发表于 2011-7-8 20:18
Uo和Ui 关系如下：。根据叠加，假定只有Ui输入时，Uo1=（20/3）/（20+20/3）=0.25Ui。假定只有+5V输入时，U ...

请问是按照哪个图计算的？？能画一下图吗？还有参数。谢谢。。

bwang · 发表于 2013-12-22 14:23:17

cowboy 发表于 2010-8-19 21:55
回复【16楼】majia-2
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记号，两个电阻很巧妙

lyllkw · 发表于 2014-7-9 22:57:08

学习了，很经典

569350810 · 发表于 2015-2-27 16:39:21

2年前，看到一个台湾教授采集-12v是用的这样的电路，当时还感觉很惊奇，没想到这里早就有了

J4GHW · 发表于 2016-5-29 23:21:55

正负电压测量 mark

wjs81906 · 发表于 2017-5-16 16:03:28

学习学习学习学习学习学习学习学习学习

omega999 · 发表于 2017-5-31 15:19:55

搞个运放就可以啊

mmswza · 发表于 2017-6-10 15:21:03

正负电压测量 mark

QFLN · 发表于 2017-6-10 16:15:45

cowboy 发表于 2010-8-19 13:47
三个电阻就可以了

+5V

你是真牛B,佩服

QFLN · 发表于 2017-6-21 09:11:21

cowboy 发表于 2010-8-19 13:47
三个电阻就可以了

+5V

请教下如何将2.5-4.5V变为0-2V（或0-5V）。谢谢

请教如何将正负10V之间的模拟电压转化为0-5V电压供单片机直接采集

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