问一个关于ADC采样交流电的初级问题.

xxTLC

问一个关于ADC采样交流电的初级问题. [复制链接]

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.

hjf2002

应该用运放将电压降到ADC的范围再采样。

dontium

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。

dontium

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？

ltbytyn

电压互感器+运放                                               

youluo

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。

hjf2002

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。

xuyiyi

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。

干磨河

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。

天涯海角sr

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？

dontium

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