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[求助] 问一个关于ADC采样交流电的初级问题.

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一粒金砂(初级)

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发表于 2014-1-3 18:23:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
ADC是0 - 1.8V的,有交流电,频率10~100Hz,电压36V,不知道该怎么设计电路.平时没做过ADC采样这么高电压和交流电.
此帖出自模拟电子论坛

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纯净的硅(初级)

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发表于 2014-1-3 18:57:35 | 显示全部楼层
应该用运放将电压降到ADC的范围再采样。

点评

“运放”能降吗?  详情 回复 发表于 2014-1-3 21:56

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版主

Rank: 6Rank: 6

发表于 2014-1-3 21:55:23 | 显示全部楼层
根据楼主所给条件:
范围:ADC 0 - 1.8V
频率:10~100Hz,
电压:36V

1、首先将输入电压变换到ADC所需要的0 - 1.8V。

   可以使用:(1),电阻分压。这种情况要满足输入36V的源阻抗远小于ADC的输入阻抗时。
  
  一般现在的单片机所还的adc或专用ADC的输入阻抗都很高。但楼主所说的36V输入如果较低的话(多数情况是这样),可以采用此办法。

2、大电阻分压后使用跟随器。这种情况是36V的输入的阻抗很大时所采用。

3、加入滤波。即将100HZ以上的干扰信号滤除。

点评

跟随器我不是太懂,你看看我下面的理解正确不: 比如说,测量KV级别的直流电压,我使用百MΩ级别的电阻分压,将待测电压限制在5V以内。但由于阻抗太大,不利于ADC的检测,然后应该接一个运放作缓冲,减小ADC的模  详情 回复 发表于 2016-12-29 11:50

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版主

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发表于 2014-1-3 21:56:19 | 显示全部楼层
本帖最后由 dontium 于 2014-1-3 21:57 编辑
hjf2002 发表于 2014-1-3 18:57
应该用运放将电压降到ADC的范围再采样。

“运放”能降电压吗?

点评

不好意思!说的不是很透彻。应该是利用高共模电压差动放大器来检测,可以参考ADI的 参考电路CN-0100来做。  详情 回复 发表于 2014-1-3 23:16

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五彩晶圆(高级)

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荣誉会员勋章测评达人

发表于 2014-1-3 22:38:14 | 显示全部楼层
电压互感器+运放                                               

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纯净的硅(高级)

Rank: 6Rank: 6

荣誉会员勋章

发表于 2014-1-3 22:45:37 | 显示全部楼层
电压互感器不是很推荐。毕竟不是特别精致。这耦合过来的信号总感觉不准。电阻降压就好。便宜又方便。

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纯净的硅(初级)

Rank: 4

发表于 2014-1-3 23:16:17 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2014-1-3 21:56
“运放”能降电压吗?

不好意思!说的不是很透彻。应该是利用高共模电压差动放大器来检测,可以参考ADI的 参考电路CN-0100来做。

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五彩晶圆(中级)

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发表于 2014-1-4 04:43:26 | 显示全部楼层
ADI的 参考电路CN-0100
电路功能与优势
−48 V供电轨广泛用于无线基站和电信设备中。用于网络中央交换局时,它可以在−48 V至−60 V之间变化。测量该电压下的电流时,通常需要采用双电源(例如±15 V)供电的器件。一般而言,只有直接与−48 V供电轨接口的前端调理放大器使用双电源,系统其余部分则采用单电源供电。不过,去掉负电源可以简化电路、降低成本。本电路使用AD629 和AD8603 ,仅采用正电源供电,但也能测量−48 V至−60 V时的电流。
与低端电流检测相比,高端电流检测可以抑制接地噪声,并能在工作期间检测短路状况。
图1:测量−48 V电流的电路(原理示意图)
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电路描述
本电路使用差动放大器AD629调理超出其电源的电压。最小和最大容许输入共模电压由下列公式确定:
VCOM_MAX = 20 × (+VS – 1.2) – 19 × VREF
VCOM_MIN = 20 × (−VS + 1.2) – 19 × VREF
当 VREF = +5 V, +VS = 12 V且−VS = 0 V时,AD629共模输入范围为−71 V至+121 V,足以涵盖−48 V供电轨的整个预期范围。差动放大器AD629检测差分电压 IS × RS,它由流经分流电阻的电流产生。AD629具有固定增益1,因此其输出电压等于 IS × RS +VREF。
分流电阻为100 mΩ,容差为0.1%,最大额定功率为1 W。选择分流电阻时,电流测量精度和自发热效应均应考虑。
AD8603配置为减法器,因而能抑制5 V共模电压,并放大目标信号IS × RS。该信号放大20倍,以配合 AD7453 ADC的2.5 V满量程输入范围。ADC的满量程2.5 V输入信号对应于−48 V电源的1.25 A电流。选择AD8603的原因是其具有低输入偏置电流、低失调漂移以及轨到轨输入和输出特性。轨到轨输出使得AD8603能够与ADC共用同一电源。应当注意,由于存在输出级,AD8603的输出只能降至地以上约50 mV,对应的输入电流IS 约为25 mA。因此,本电路无法测量约低于25 mA的电流。不过,通常并不要求以高精度测量非常低的电流。
构成减法器的四个电阻的比率必须匹配,才能获得最大共模抑制(CMR)性能。在这一级中,减法器必须抑制AD629的5 V共模信号。
使用12位ADC AD7453的原因在于其具有伪差分输入,能够简化AD8603与ADC的接口。此外,该ADC采用小尺寸封装,成本低,因此适合对成本敏感或尺寸受限的应用。
AD780 精度高且易于使用,所以12位ADC AD7453选其作为基准电压源。
我们已针对−48 V和−60 V供电轨对本电路进行了测试,测得的数字化输出电压与电流的函数关系如图2所示。从图中可以看出,实际值与预期值高度相关,并且本电路在不同共模电压下均具有良好的线性。
图2:−48 V和−60 V共模电压下数字化输出电压与电流的关系
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AD629的CMR引起的误差最大。总失调误差会被放大20倍,即差动放大器AD8603的信号增益,因此可能高达156 mV(折合到AD8603输出端)。
另外,由计算可知,输入差动放大器的CMR对于实现低失调非常重要。如果该电流检测电路用在室外,则温度特性(初始增益漂移、失调电压漂移和整个温度范围内的CMR)十分重要,AD629将是此类应用的理想之选。
AD8603的失调电压(最大值为0.3 mV)和偏置电流(1 pA)会引起一定的误差。当噪声增益为21时,它产生的最大输出失调误差约为6.3 mV。最大总输出失调误差为AD629 (156 mV)和AD8603 (6.3 mV)各自引起的误差之和,即162.3 mV(折合到AD8603输出端)。幸运的是,这一误差可通过系统校准予以消除。
同时,如果我们采用典型特性值而不是最大值,则AD8603输出端的失调电压约为45 mV。
AD629的失调误差可以利用最大特性值计算,如下所示:

初始增益误差0.05 mV
失调电压1 mV
直流CMR (77 dB)6.768 mV
总失调7.818 mV

表1:AD629A直流误差
本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能,必须采用适当的布局、接地和去耦技术(请参考 教程MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团”,以及 教程MT-101——“去耦技术”)。

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常见变化
基准电压源的另一个选择是ADR361,它具有小尺寸、低功耗和高精度特性。
AD8223 或 AD8226等集成式仪表放大器可以取代AD8603,从而省去AD8603电路的外部电阻匹配要求。如果增益可以为1,则也可使用带有集成电阻的AD8276 等差动放大器代替AD8603。
AD629B的CMR比AD629A高9 dB,失调电压则为后者的一半,增益误差也几乎为后者的一半,这在无法进行系统校准的情况下至关重要。
如果转换器需要集成度更高的解决方案,则集成12位、1 MSPS ADC的ADuC70xx系列ARM7TDMI®精密模拟微控制器是不错的选择。



响应春哥号召《全民DIY ACDC实验电源》正在进行中。。。

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一粒金砂(高级)

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荣誉会员勋章

发表于 2014-1-8 14:08:48 | 显示全部楼层
首先你要确定你需要这个交流信号的什么信息。是有效值(平局值,峰值)还是一个周期内的多点数据提供给后边的信号处理,以及是否要隔离采样,你才能确定你的电路如何设计。

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一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-29 11:50:35 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2014-1-3 21:55
根据楼主所给条件:
范围:ADC 0 - 1.8V
频率:10~100Hz,
电压:36V

1、首先将输入电压变换到ADC所需 ...

跟随器我不是太懂,你看看我下面的理解正确不:

比如说,测量KV级别的直流电压,我使用百MΩ级别的电阻分压,将待测信号限制在5V以内。但由于阻抗太大,不利于ADC的检测,然后应该接一个运放作缓冲,减小ADC的模拟输入阻抗?

该运放其实就是跟随器吧?

点评

理解得很好,基本正确  详情 回复 发表于 2016-12-29 12:19

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Rank: 6Rank: 6

发表于 2016-12-29 12:19:45 | 显示全部楼层
天涯海角sr 发表于 2016-12-29 11:50
跟随器我不是太懂,你看看我下面的理解正确不:

比如说,测量KV级别的直流电压,我使用百MΩ级别的电 ...

理解得很好,基本正确

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