Other Parts Discussed in Thread: LM224, TLV9002, LM358A, TINA-TI
您好！
现有电路正常工作以测量电压。 但在一个应用中、它无法从焊机测量焊接(直流电压)电压。 放大器的输出 将与 IN+不同。 (已将3MOhm 串联电阻添加至 AIN_1)。 焊接电压范围为0-100Vdc、可以从第三方直流能量计中读取。
pfa 参考原理图、请告知您是否需要对电路进行任何修改以测量电压。
谢谢。此致、
纳温 K
亲爱的雅各布：
感谢您的答复。
请查找已更新且经过测试的电路、并告知以下查询。
1.电路1和2将按预期工作、即使在 MCU 读取/打印侧也是如此。
2. 电路3正常,直至放大器输出和 MCU 读数/打印值的可接受小容差。
3.电路4正常,直至放大器输出,但 MCU 读数/打印值的容差很少。 需要您的建议来降低容差。
4.电路5和6、直至放大器输入正常。 但 与输入相比、放大器输出非常高。 我们不知道即使是电压跟随器、输出和输入会有何不同。 请建议解决此问题。
谢谢。此致、
纳温 K
感谢您发送编修。
TLV9002是一款 RRIO (轨到轨输入/输出)放大器、并且我们会看到非线性、因为需要使用缓冲器来输出接近 V-电源的电压。
放大器驱动着什么？
这看起来像是放大器超出输出摆幅导致的输出限制。
相对于电源轨的输出摆幅取决于输出电流、如下所示：
您能否确认放大器是否正在驱动任何负载？ 这将帮助我们了解问题是否与输出相关。
如果您有任何问题、敬请告知。
谢谢！
雅各布
您好、Naveen：
感谢您提供这些详细信息、
我想您将微控制器用于其内部 ADC、该 ADC 对放大器输出端的电压进行采样。 您是否还使用 DMM 测量蓝色的电压？
对于查询3、这更多地是与 ADC 相关的特性。 如果我们观察电压输出、会发现放大器具有相对于输入的精确输出。 不过、ADC 读取的值与放大器输出电压不同。 您是否在微控制器的 ADC 之前使用了 RC 滤波器？ 这是获得精确 ADC 样本的最佳方法。 以下是在放大器后面使用 RC 滤波器驱动 ADC 的缓冲器设计示例：
对于查询4、我怀疑这与输出摆幅有关。 您能否确认您在此电路中使用的是 TLV9002？ 我记得 LM358A 是在本主题前面部分提到过的。 此外、当您获取这些值时、该电路是否处于直流稳定状态？ 如果这不在直流设置中、与输入相比、放大器输出可能会延迟。
您是否能够将负电压连接到器件的电源轨以进行测试？ 如果这样做、我会将-0.2V 连接到此节点、VCC 保持不变。 这将帮助我们了解这是否与输出相关。 如果 V-放大器直接连接到 GND、则无法进行此类测试。
此致！
雅各布
您好、Jacob：
感谢您提供的信息。
请查找包含放大器输出到微控制器输入的电路。 我们使用 RC 滤波器(1K Ω 和0.1uF)、我们使用具有内部 ADC 的微控制器。
问题3：
我们使用电路中所示的 RC 滤波器(1K 和0.1uF)。 我们将制作50个样片、平均打印50个样片。 另一个观察结果是、对于来自任何传感器/电源的恒定/稳定输入、读数将更加精确。 但在输入电压期间读数/打印方面的差异将会更大、比如在机器操作期间(如焊接作业)经常发生变化。
您还可以在机器操作期间看到"垃圾日志"打印、但在机器处于待机状态期间没有空载。 您可以看到这两个日志。
建议是否需要在电路以及样片/固件侧进行任何更改以获得准确的读数。
问题4：
我们 现在使用的是 TLV9002IDR、但当 TLV9002IDR 不可用时、我们也将使用 LMV358AIDR。 希望这两个特征都 相同。
所有电路(1至6)都相同、只是 电路5和6上的输入侧分压器不同。 所有电路都通过 RC 滤波器连接到微控制器、如以上电路所示、以测量电压。 电源电压和可测量电压仅为直流、即使机器也仅以直流电运行。
查询4.1。
对于电路5或6、如果 OPAMP 模拟输入来自直流电源、则工作正常(OPAMP 输入= OPAMP 输出)。 如果我将同一 OPAMP 模拟输入连接到机器电压源以测量电压、则 OPAMP 输入=0.3V、OPAMP 输出=0.71V、即使在待机期间也是如此。 机器运行期间、OPAMP 输入= 0.106V、OPAMP 输出= 0.0983V。 为什么 存在这种输入到输出电压差异？
查询4.2。
您可以在这篇新帖子中看到该电路、即 OPAMP VCC = 3.3V 和 VSS = GND。 如上所述、相同的电源电路输入将使运算放大器输入=输出、相同的电路输入从机器运算放大器输入= 0.3V 和输出= 0.71V 连接。 如有必要、我能够从直流电源为 OPAMP 输入提供-0.2V 的电压、希望它不会起作用。 请确认。
查询4.3
什么是输出摆幅？ 希望这意味着、如果 OPAMP 输出驱动任何负载、如果驱动电流不足、则会导致输出电压差。 希望输出电压会下降。 这是否正确？
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Jacob：
感谢您提供的信息。
您可以在电路中看到、机器 模拟接地通过330Ohm 铁氧体磁珠连接到我们的器件接地。 我们的器件接地、OPAMP 接地(VEE)是相同的。 PCB 布局是一个4层板1、4信号层、2接地层、3电源(3.3V)层。
我认为布局设计没有问题、因为如果我们在器件和机器之间连接第三个部件板、一切都会正常。 如果我们跳过第三方电路板并直接连接到测量点、则会存在 JUNK/干扰。
此外、机器(0-2V)还有一个可测量的电压、其接地和可测量(0-100V)接地(这种干扰对话)在机器中是不同的。 如果我们只连接其他可测量的电压(0-2V)、器件将能够无干扰地测量电压。 如果我们进行连接(0-100V)、则会测量电压、进而产生干扰。 希望我们可以意识到不存在 PCB/设计/布局问题、对吧？
另一点是、尖峰仅在运行期间由机器产生、并且由于其运行性质、它是不可避免的。 我们需要避免干扰。 请建议如何隔离机器 模拟接地、并建议任何其他可能的方式？
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Ronald、
很高兴听到你的声音,并希望你做得好!
此电路是两年前由您推荐的、适用于许多应用、感谢您的支持。
最近、我们发现连接到一台焊机测量电压时出现干扰(MCU 打印垃圾日志)问题。 在机器待机期间：无 junks、在机器操作期间：垃圾打印日志。
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Jacob：
感谢您提供的信息。
我们使用4层堆栈、其中1层专用于接地。 外部(机模拟)接地通过330R 铁氧体磁珠直接连接到接地层。 此处未使用星点/地。
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Naveen：
感谢您的理解。
尽管我想我可以帮助您解决一些问题。 我将重点讨论下面的问题5。
希望 TLV9002 电源 仅应为0-5V，模拟输入不应为负电压范围应与电源相同。
您说的是 TLV9002的电源电压？ TLV9002只能在1.8V 至5.5V 的电源电压范围内工作。 超出这些范围、我们无法保证器件的性能。
模拟输入只能略微超过运算放大器的电源电压。 如果幅度更大、则会导致输入 ESD 二极管开始导通。
TLV9002不能用于逆变器应用程序正确吗？
您可以在反相应用中使用 TLV9002。 这不是问题。
[/报价]
- 但 LM224N 的电源电压可以为-15V 至+15V、模拟输入可以为-15V 至+15V。
倒也未必。 LM224有一个需要考虑的 VCC -2的输入共模限制。
此致、
R·克利夫
您好、Naveen：
我同意 Robert 提出的所有观点。
1.铁氧体磁珠在高频下具有电阻性。 确定铁氧体大小的理想方法是查看制造商阻抗与频率之间的关系图。 您的电路还会形成一个电阻分压器、因此这有助于减弱高频信号。
此 RC 滤波器用作 ADC 采样的电荷桶。 具体思路是、该电容器允许 SAR ADC 通过 C23为内部采样电容器充电、而不会显著改变 C23电压。 串联电阻提升了系统的稳定性、并防止输出上出现明显的过冲。 我建议使用 模拟工程师计算器用于评估 ADC 的最佳 RC 值。 或者、您也可以参阅微控制器数据表、了解建议值。
3.是的、可以使用这个电阻进行分压、但会改变滤波器截止频率。
4.正确、 MM3Z3V3C 二极管用于保护 ADC 免受过压影响。 如果需要、可以在 ADC 的输入端使用类似的保护方案(BAT54)。 以下是涵盖示例的应用手册： 用于保护 ADS131M0x ADC 免受电气过载影响的电路
如果您有任何问题、敬请告知、
此致！
雅各布
您好、Naveen：
1.对于铁氧体磁珠的具体建议,我建议利用制造商提供具体建议。 根据我的经验、确定铁氧体磁珠大小的最佳方法是选择一个可减弱您最关心的频率的磁珠。 例如、如果我担心会有超过100MHz 的噪声耦合到我的传感系统中、那么下面的铁氧体磁珠可以很好地工作。
2.以下是有关您正在使用的特定 ADC 的应用手册： SimpleLink Wi-Fi
CC32xx ADC。 如果每100ms 仅采样一次、则 RC 值与其当前方式完全相同。
3.从交流角度看，电阻器看起来是并联的，使得截止频率等于1/(2*pi*(R43||R42)*C23)
4.正确,两侧理想。
5. TVS 二极管始终是一个良好的元件、可提供额外的 ESD 保护。
你好，雅各。
感谢您提供的信息。
对于电路1、2、3、4、我们将执行相同的操作。
如前所述、关于电路5或6、请告知为何运算放大器上具有输入和电压基准？ 也仍然是电压跟随器。
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Naveen：
这种方法最常用于防止放大器的输入或输出限制。
例如、如果我有一个输入范围为0-1V 的缓冲器、那么理想情况下我会得到0-1V 的输出。 我们知道、放大器的输入和输出范围有限、因此如果我们有放大器的负电源轨接地、则输出可能无法一直摆动到0V。
为了防止这种输出摆幅限制、一些客户有意在放大器上引入直流偏移。 继续我们的示例、如果我有带0.1V 基准的同一输入信号、那么我的输出范围现在将是0.1V 到1.1V。 我具有相同的模拟缩放比例、只是具有一个直流失调电压。
由于您只驱动一个 ADC、您应该不用太担心输出翼的限制。
正如我们从 TLV9002数据表中看到的、您可以预计输出会相当接近电源轨、具体取决于负载电流：
谢谢。
雅各布
您好！
感谢您的支持、也感谢您的延迟响应。
我们实现了该电路并且运转良好。 但我们没有得到预期的计算 Voltage。 有两种情况。
情况1：端口中连接到 OPAMP 输出的电压偏离器电路、ADC1连接到 MCU 模拟引脚：
我们在端口向地连接了偏离器、ADC1引脚或 MCU 模拟引脚上的预期电压应为 1.486V、但我们得到的是1、.426V。
CASE2：端口中的电压偏离器电路被接地、偏离器电路的 ADC1引脚被连接到 OPAMP INPIUT (IN+)
我们将偏移量 IN 端口接地、ADC1引脚上的预期电压应为1.486V、我们得到的结果是1、0.478V。
由于存在一些电阻 Tolarence、CASE2是可以接受的、但为什么在案例1中、我们得到的电压过低？
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Jacob：
感谢您提供的信息。
在我以前的帖子中、Ronald 先生已经推荐了电路和计算器。 仿真器中也会执行相同的计算。 因此、我将仿真器输出视为 Expected Voltage。
再次使用 DMM 进行测试、结果如下。
是的、我们将 OPAMP 输出接地、这也意味着分压器的 IN 端口接地。 在这种情况下、MCU 引脚处的电压将为1.422V。
如果 OPAMP 输出未接地、则 MCU 引脚电压将为1.426V。
我们±得到1.486 μ F 0.01V、对吧？
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Jacob：
感谢您提供的信息。
两种情况下分压器电路相同、只是位置不同。 在 CASE1分频器电路中、在 OPAMP 电路之前存在 OPAMP、在 CASE2解码器电路中、存在 OPAMP 电路。
构成分压器的 CASE2和 R1,R2,R3的电路如下所示。 因此、在第1种和第2种情况下、分压器电路将相同。
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Naveen：
感谢您确认配置、这对我有很大帮助。
端口中的电压偏差电路连接至 OPAMP 输出、 端口中的偏差电路接地
情况1 (无二极管)：分压器输入=放大器输出= GND
该电路不会在仿真中收敛、请告诉我我实施的电路是否与预期不同。
我认为案例2是驱动 ADC 的更好方法、该电路将无助于该放大器的使用。
与案例1不同、案例2还可以保护放大器输入免受高压影响。
谢谢。
雅各布
您好、Jacob：
感谢您提供的信息。
已发现齐纳二极管 D10有问题(器件型号：MM3Z3V3C)。 如果我移除齐纳二极管、我将获得可以预料的1.478V 电压。
但我 在这里被击中、为什么齐纳二极管导致问题。 该二极管的作用是保护 MCU 免受>3.3V 电压的影响。 我们使用3.3V 齐纳二极管、电压为1.486、二极管是如何 将电压从1.486V 降至1、26V 的。 但是、如果我增大端口内电压(存在齐纳二极管)、则 ADC1电压将在大于3V 的情况下增加。
请参阅给定链接中的二极管数据表、并说明导致此压降问题的原因。
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mm3z9v1c-d.pdf
谢谢。此致、
纳温 K
您好、Naveen：
没问题。
1.正确、这些二极管有助于解决此问题。 对于外部保护电路、最重要的一点是确保这些二极管先于内部保护二极管导通。 D9将为所有这些事件提供帮助。 正确、齐纳电压太接近 ADC 电压、导致信号导通时出现轻微失真。
2.正确，我们可以使用其中的任一二极管来防止负电压。
这可能是另一种合适的选择、它可能比齐纳二极管更适合该应用。 如果按照此路线使用、请确保 VBR 能够有效地保护 ADC 免受过压事件的影响。
谢谢。
雅各布
