这个电路的输入阻抗如何计算

bigbat

这个电路的输入阻抗如何计算 [复制链接]

 

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。

 

 

maychang

此电路，Vin处输入阻抗大致上就是R2＋R1，即30千欧。

maychang

“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。

maychang

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。

bigbat

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。

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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。

bigbat

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

bigbat

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。

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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？

bigbat

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？ ...

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

maychang

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。