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这个电路的输入阻抗如何计算

 

这个电路是我设计用来测量0—10V的电压输入电路。通过软件模拟和理论分析,理论上可以工作。但是我将该电路做成PCB焊上元件(运放是LM324),电阻为1%的贴片电阻。最开始我没有使用简易的信号发生器,而是从桌子上弄了一块3V的电池,测了一下发现电路的反应很不错,输出电压和2.5V的基准源电压差值为1.5V左右,电压被缩小了2倍。精度还可以。后来使用简易的信号发生器测量一下电路看看线性度如何。结构非常的悲剧!电路在3V到4V左右还能工作,0-3V和4V-10V的区间电路已经不能工作了。后来找到了我以前设计的可调电源进行测试发现都没问题。因为是简易的信号发生器所以参数没有注明。所以怀疑是测量电路的输入阻抗太小造成的,后换了更大的电阻,虽然有一点点改善,但是线性度变的很差!

请问这个电路的阻抗如何计算。

如果前级加入电压跟随器是不是会要好很多。

电压跟随器的输入阻抗是不是和芯片的内阻相当呢。

out.jpg

 

 

此帖出自模拟电子论坛

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此电路,Vin处输入阻抗大致上就是R2+R1,即30千欧。


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“后来使用简易的信号发生器测量一下电路看看线性度如何。结构非常的悲剧!”

恐怕不是这个电路输入阻抗太低,而是楼主的 “简易的信号发生器” 输出阻抗太高。


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此电路,除非你输入信号出了问题,例如幅度过大,交流信号(有负半周)等等,否则线性不会很差。

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应该是这种可能,我用电池和可调电源就没有问题。 一般来说作为测量仪器输入阻抗多大比较合适。我准备在前级增加一个跟随器。有没有更好的方案。  详情 回复 发表于 2020-7-30 18:18

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maychang 发表于 2020-7-30 17:13 此电路,除非你输入信号出了问题,例如幅度过大,交流信号(有负半周)等等,否则线性不会很差。

应该是这种可能,我用电池和可调电源就没有问题。

一般来说作为测量仪器输入阻抗多大比较合适。我准备在前级增加一个跟随器。有没有更好的方案。

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如果有示波器,一个通道看看Vin处输入波形,另一个通道看看输出波形,比较容易发现问题所在。  详情 回复 发表于 2020-7-30 18:31
“我准备在前级增加一个跟随器” 先把产生非线性的原因搞清楚吧。如果增加一个跟随器,仍然使用原来的电源,很可能仍然是非线性,而且非线性可能更强。毕竟现在的运放输入电压是 Vin 处的三分之一,加  详情 回复 发表于 2020-7-30 18:29
作为测量仪器,输入阻抗应该根据你的要求来确定。  详情 回复 发表于 2020-7-30 18:25

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bigbat 发表于 2020-7-30 18:18 应该是这种可能,我用电池和可调电源就没有问题。 一般来说作为测量仪器输入阻抗多大比较合适。我准备 ...

作为测量仪器,输入阻抗应该根据你的要求来确定。


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bigbat 发表于 2020-7-30 18:18 应该是这种可能,我用电池和可调电源就没有问题。 一般来说作为测量仪器输入阻抗多大比较合适。我准备 ...

“我准备在前级增加一个跟随器”

先把产生非线性的原因搞清楚吧。如果增加一个跟随器,仍然使用原来的电源,很可能仍然是非线性,而且非线性可能更强。毕竟现在的运放输入电压是 Vin 处的三分之一,加了跟随器,跟随器的输入电压等于Vin处电压。


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bigbat 发表于 2020-7-30 18:18 应该是这种可能,我用电池和可调电源就没有问题。 一般来说作为测量仪器输入阻抗多大比较合适。我准备 ...

如果有示波器,一个通道看看Vin处输入波形,另一个通道看看输出波形,比较容易发现问题所在。

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跟随器不就是改善输入阻抗和测量阻抗不匹配的问题的吗?我的电路在使用电池等输出内阻较小的输入源时,就如您说的一样信号的线性度很好。不知道跟随器会不会引入较大的误差。  详情 回复 发表于 2020-7-30 18:51

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跟随器的输入阻抗是不是和运放的输入阻抗相当呀。R1是限流电阻,R2是反馈匹配电阻

Vout.jpg

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跟随器的话,R1和R2都可以不用(短路)。当然为避免运放输入端因操作不当接触到电源电压等等,R1保留也没关系,甚至可以再大些。  详情 回复 发表于 2020-7-30 19:29

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maychang 发表于 2020-7-30 18:31 如果有示波器,一个通道看看Vin处输入波形,另一个通道看看输出波形,比较容易发现问题所在。

跟随器不就是改善输入阻抗和测量阻抗不匹配的问题的吗?我的电路在使用电池等输出内阻较小的输入源时,就如您说的一样信号的线性度很好。不知道跟随器会不会引入较大的误差。

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如果用LM324做跟随器,电源电压最好提高到15V,因为LM324在负载为10千欧时,输出最高比电源电压低3V也算合格。  详情 回复 发表于 2020-7-30 20:21
“不知道跟随器会不会引入较大的误差”。 跟随器的误差,主要是运放输入的失调电压而引起。对LM324来说,失调电压可达数mV。  详情 回复 发表于 2020-7-30 19:30
当然,加一级跟随器并不麻烦,LM324中有四个运放,还有闲着未用的,可以作为跟随器用。  详情 回复 发表于 2020-7-30 19:27
问题在于:非线性是否由于信号源内阻过大而引起,现在还不能确定。 如果信号源(据你的上下文,是个直流信号源)内阻随输出信号幅度变化,才有可能出现你所说的非线性。若是信号源内阻为常数,则不会出现非线性。  详情 回复 发表于 2020-7-30 19:25

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bigbat 发表于 2020-7-30 18:51 跟随器不就是改善输入阻抗和测量阻抗不匹配的问题的吗?我的电路在使用电池等输出内阻较小的输入源时,就 ...

问题在于:非线性是否由于信号源内阻过大而引起,现在还不能确定。

如果信号源(据你的上下文,是个直流信号源)内阻随输出信号幅度变化,才有可能出现你所说的非线性。若是信号源内阻为常数,则不会出现非线性。


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bigbat 发表于 2020-7-30 18:51 跟随器不就是改善输入阻抗和测量阻抗不匹配的问题的吗?我的电路在使用电池等输出内阻较小的输入源时,就 ...

当然,加一级跟随器并不麻烦,LM324中有四个运放,还有闲着未用的,可以作为跟随器用。


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bigbat 发表于 2020-7-30 18:41 跟随器的输入阻抗是不是和运放的输入阻抗相当呀。R1是限流电阻,R2是反馈匹配电阻

跟随器的话,R1和R2都可以不用(短路)。当然为避免运放输入端因操作不当接触到电源电压等等,R1保留也没关系,甚至可以再大些。


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bigbat 发表于 2020-7-30 18:51 跟随器不就是改善输入阻抗和测量阻抗不匹配的问题的吗?我的电路在使用电池等输出内阻较小的输入源时,就 ...

“不知道跟随器会不会引入较大的误差”。

跟随器的误差,主要是运放输入的失调电压而引起。对LM324来说,失调电压可达数mV。


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bigbat 发表于 2020-7-30 18:51 跟随器不就是改善输入阻抗和测量阻抗不匹配的问题的吗?我的电路在使用电池等输出内阻较小的输入源时,就 ...

如果用LM324做跟随器,电源电压最好提高到15V,因为LM324在负载为10千欧时,输出最高比电源电压低3V也算合格。


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又想了想。输出为直流的 “简易的信号发生器”,莫不是电池加上个电位器?如果是这样,该信号发生器确实输出阻抗随输入信号大小而变化。


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楼主用什么仪器测量输入信号电压和输出信号电压,认为 “线性度变的很差” 的?在哪两点测量的?

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[attachimg]492166[/attachimg]就是这样的信号发生器,我先用万用表测量信号发生器的信号,没有负载时标称的输出和万用表测量相差不大,也就是1个毫伏上下。如果接入电路(20K+10K时),只有3V-4V时有输出,但是也不  详情 回复 发表于 2020-7-31 10:22

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maychang 发表于 2020-7-31 07:18 楼主用什么仪器测量输入信号电压和输出信号电压,认为 “线性度变的很差” 的?在哪两点测量的? ...

20200731_020217214_iOS.jpg 就是这样的信号发生器,我先用万用表测量信号发生器的信号,没有负载时标称的输出和万用表测量相差不大,也就是1个毫伏上下。如果接入电路(20K+10K时),只有3V-4V时有输出,但是也不是两倍的关系。更换成100K和200K后,测量电压0到10V的输出量程都有电压输出,但是都不是二倍的关系,在6V时有12个豪伏的差距,7V、8V、9V都有5到8个毫伏的差距。10V没有测量。但是不如10K+20K时用电源的差距小1-2个毫伏不会大于2个毫伏,就是100K和200K时用电源的差距也是3-5个毫伏的样子。不知道为什么。是不是电阻的精度不够

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那就对了。 除了测量运放输出(Out端)的那块万用表,还有万用表没有?指针表数字表均可。如果还有,先校准两块万用表。不必两块万用表读数完全一致,只要两块万用表读数之差不超过万用表误差等级即可。 一块万  详情 回复 发表于 2020-7-31 10:54

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bigbat 发表于 2020-7-31 10:22 就是这样的信号发生器,我先用万用表测量信号发生器的信号,没有负载时标称的输出和万用表测量相差不大, ...

那就对了。

除了测量运放输出(Out端)的那块万用表,还有万用表没有?指针表数字表均可。如果还有,先校准两块万用表。不必两块万用表读数完全一致,只要两块万用表读数之差不超过万用表误差等级即可。

一块万用表测量Vin端电压,另一块万用表测量Out端电压,注意不能一块万用表来回倒着使用,必须联接好不得断开。随便用什么可调输出的直流信号源,就算一个电位器两端联接到电源,中心滑动头联接到Vin处亦可。改变可调信号源输出,再同时读出两块万用表读数,纪录之,看看线性度如何。


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