如何穩定提高電路之Offset又不影響原本電壓變化

g9616723

http://tw.myblog.yahoo.com/jw!yiyLzp6fRUWK04XIWTniBQ--
我要將感測器(sensor)所產生的週波電壓訊號經電路傳送至無線傳輸晶片，但問題是我的晶片無法讀取負電壓只能讀取正電壓，所以我必須將電路中的電壓值(Offset)提高，大約要提高
1.65V左右，因此我要設計一個簡單的電路，提高電路的Offset。

我試過幾個方法，上方連結部落格中的兩張圖片為下述兩方法
1.將12V的電源經電阻耗弱後接上感測器的輸出電壓(接法大概是在輸出電路兩邊，一邊是12V電源接電阻連接到電路，一邊是接地連接電阻然後連接到電路上)。
2.一樣的方式只是這次我用稽鈉(Zener)二極體，接在電路兩邊。
圖中電源端提供的電源為12V的電壓，分別透過兩種方式將12V電源降低成為我所需要的電壓，但是在這簡單電路中，我發現這部份的電路會將感測器所產生的訊號以一定比例降低，所以希望各位可以教我怎麼樣修改我的電路又不會導致訊號失真。

在這當中主要目的就是要將感測器所產生的電壓訊號不受到電路中的元件的影響而減弱，因我並非電子相關科系，所以可能用的是不對方法，還請各位不要見笑，也請各位不吝指教~~麻煩各位了
                                                       拜託各位了~謝謝

逃兵

利用 OP 元件去做加法.
就可以解決你的問題了.

s10274chen

大大您好，除了逃兵大所提到用OPA運算放大器使用加法電路來提高直流準位外，也可以使用鉗位電路來實現，線路上的零件可以比運算放大器還簡單。
下面是有關鉗位電路的連結：
http://www.eefocus.com/article/07-01/26081102186389.html
或是閱讀下面這張電子學內容有關內容：
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另外，建議大大您在訊號的輸出、接收部分，最好能增加放大電路，增強信號強度。

g9616723

不好意思，因為我並不是電子相關領域，不知道兩位大大可否再解釋詳細一點，例如逃兵大大說的用OP原件做加法，大概是要用哪一些電子材料以及大概做法；以及s10274chen大大所說的鉗位電路大概是要用哪一些電子材料以及大概做法，關於附件的內容我已經在研究了，但要看懂應該要不少時間，所以不知各位大大是否可以解釋再詳細一點

另外關於s10274chen大大說的在訊號的輸出、接收部分，最好能增加放大電路，增強信號強度。因為我的感測器所產生的電壓訊號，取樣頻率是64Hz，電壓變化值大約是在10的負2到負4次方左右，因擔心放大訊號會造成訊號失真所以不敢放大訊號。

希望各位大大可以幫幫忙~謝謝

s10274chen

大大您好，我有看到您在知識+有提問，其中有位網友提出的解答其實已經非常好的解決方案，由於您的信號源所處頻率非常低，很容易被外界干擾，所以抗雜訊的部分須非常注意！

電子這方面的東西並不能速成，講究的是扎實的基本知識，由於您的問題已涉及不少電路的應用（放大電路、OPA、鉗位、雜訊免疫等），要設計出來也必花費不少功夫，要一一說明電路的零件及電路該如何設計，絕對會佔不少篇幅，也不是三言兩語能說明白的！
小弟實在想不出該從何說起，小弟感到非常抱歉，這點請大大您見諒。

g9616723

恩恩~那是我PO的，但因為想要找清楚一點的解釋才會再發問，
不好意思的是我才對，一直問~是我比較不好意思~
因為要跨領域設計這套東西，對我造成不少困擾~
請教最後一個問題~關於OP原件可以簡單介紹是適合我做加法的電子零件嗎~加法的部分雖然不是很懂要怎麼做但是我會試試看。
拜託你了~謝謝

cnpan

op是適合應用在儀表信號的處理,信號的加,減,比較,放大,有各種等級的應用.算是一種基本應用的元件.

要偵測信號,先要了解測量的物理現象,測量精確度的要求,再找出適用的senser及對應的各式相關電路及所需的元件.
這後續的動作範圍包含現代電子工程及電子科技.

一般都是先找參考應用電路,再修改為所需電路.要組合為較複雜及高精度的系統還是要下很多功夫的.

g9616723

不好意思，我把問題精簡一下
現在我將感測器輸出的微震電壓訊號經電解電容濾波之後要接上一穩定直流電壓電壓來提高電路的Offset，
此穩定直流電壓，是我將電源供應器產生的12V電壓經TL431搭配電阻轉換成為我需要的1.65V電壓(大約值)，

想請問我要將穩定直流電壓接到我的感測器所產生的電壓訊號上，是不是就是要使用前面大大所說的加法。
還是說我可以直接將直流電壓接到我的電路上就可以將我電路中的Offset提高???

對於我的問題有點煩雜感到抱歉，所以我將問題簡單化希望大家可以針對我的問題告訴我這樣做對不對?

legion

再將你的問題再簡化一點
將感測器輸出的微震電壓訊號換成為我需要的1.65V電壓(大約值)，

你要的就是如何將感測器輸出的微震電壓訊號
提高輸出電壓值讓你的無線傳輸晶片能夠接受,
對吧

微量的電壓訊號經由小信號的放大器就能得到你要的
小信號放大有很多種
用一般電晶體放大加上電晶體作推挽輸出也可以
怕阻抗太底用JFET作前置放大也可以
用OPA作放大也可以.

g9616723

ㄜ~~不清楚你說的 ==> "將感測器輸出的微震電壓訊號換成為我需要的1.65V電壓(大約值)"
是否跟我說的是同樣意思所以我稍微在解釋一下~如果意思一樣那就抱歉~~
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!yiyLzp6fRUWK04XIWTniBQ--
一樣的連結點~兩張圖中感測器輸出的訊號經過電解電容濾波後我要加上一個穩定的直流電壓，但我所試的兩個接法都使我的訊號強度降低~
所謂降低就是說假若我的感測器輸出電壓振幅為2V的波形電壓，電路offset為0V，電路輸出電壓值就是在-1V到1V，但是接上我要提高電路offset的穩定直流電壓1.5V後，電路的offset雖然從0V提高到1.5V，但是輸出電壓的振幅只剩1V，而不是原本振幅2V的波形電壓，也就是在1V到2V之間，實際電壓的振幅被削弱了。我所謂的降低就是這個意思~

而我要將微振感測器輸出的電壓訊號，"加"上一個穩定直流電壓，而不會像上述兩個方法一樣使感測器的輸出電壓耗弱掉(失真)~所以我想請教在這部分要怎麼將我的電壓訊號穩定的加上一個直流電壓又不會使我的訊號變弱?

許多大大提出說要將我的訊號接上放大器，我不是很懂意思，是說要將我的訊號放大嗎??如果是要放大輸出電壓的大小的話就不行因為我要的是原始的訊號值，電壓大小代表一定物理意義。

如果前面大大已經回答我問題而我還不自知的話請告訴我一下，同時也感到抱歉~~

raymond69

小弟的作法類似這樣
http://www.badongo.com/file/17156645
不知道是否有符合您的想法(波形使用方波..電壓可以變動..自己喬..PS.輸入腳畫反了.輸入/出不同相@@")..軟體請使用Multisim 10.1
從網路找了一個..還沒模擬...有空就試試吧...圖如下

g9616723

你說輸入腳畫錯應該是指XSC1，想請教一下，最後Output的訊號是XSC2嗎?
中間那個LF353P是大家所謂的放大器嗎?~我不太了解V1跟V2的作用是什麼，就是我要提高電路offset的穩定直流電壓嗎?
不好意思，才疏學淺，可否請您耐心指導，謝謝~~~
因為如果可行的話我就會去試試看，拜託你了，也請各位高手多給小弟我指教~

逃兵

其實, 你的訊號來源是什麼, 關係到你要用怎樣的放大.
你要先去了解你量測的標的物.以及你的感測器
如果說.你是要量測人體的生理訊號, 那它們都很小, 而阻抗又很大, 你這時候就要用
"儀表放大器", 或是"非反向放大器"做成一個"電壓隨耦" 來提高你放大電路的輸入阻抗.
然後才進行放大等等的動作.
那至於你所提到的電容器濾波. 如果沒有成本問題, 我會採用主動濾波, 也就是利用op去做濾波.
而不是用 RC 去做濾波.

ps. 1.什麼叫輸出阻抗.什麼叫輸入阻抗, 我們通常會假設我們的量測的探棒的量測不會對電路造成"任何"的影響, 可是, 事實上, 真的不會嗎?當然會, 因為由探測點往探棒看過去,它到地之間, 會有一個阻值, 這個阻值就是輸入阻抗. 理論上, 它要很大, 那由探測點往前看過去, 我們可以看到由電源到探棒的阻值, 這個是輸出阻抗. 理論上, 它要很小.
理論值,一個很大, 一個很小. 可是, 事實上, 並不是這樣. 輸入阻抗有時只到 M Ohm 級, 而以人體的輸出阻抗, 也會是 M Ohm 級以上, 那這時, 就會產生"分壓", 也就是我們量到的, 並不是它的理想"真值"(請假設我們可以量測到真值, 因為實際上, 我們無法得到真值的), 而是經過分壓過的值.
那如果, 我們去量輸出阻抗是1 Ohm, 而我們的輸入阻抗是 1M Ohm 的話, 那我們量到的值, 只有 1/1M 的差距. 我們還可以接受.  

ps2.我所括起來的名詞:"儀表放大器", "非反向放大器","電壓隨耦"你可以先去查一下 google 由第一個看到第100個. 你就能了解了.

另外, 你要去了解, 評估, 你的data的頻率多少, 而你的取樣率最低也要是它的2倍.

g9616723

想請教一下~關於烏骨雞大大貼出來的電路圖
V1代表的就是我感測器的輸出電壓，而V2代表的是我要加入電路中t的穩定直流電壓嗎?

我的訊號原是結構體以及斜張橋鋼纜的微振訊號，經由微振感測器將微振物理量轉換成相對應之電流。
想請問根據我的敘述，上述哪個放大器比較適合我使用，還是可以指引我一下
謝謝各位

legion

東西說明了問題便比較好解決了
微振感測器的情形有兩種
輸出的信號源如果只是單純感測頭輸出
那就接近音頻信號模式,而且感測頭信號很小,
比較像動圈式麥克風的輸出都只有幾mv
那就要比較完整的信號放大,
但是輸入信號小,從信號源到輸入放大端則需作好信號雜訊隔離
找個兩級OPA放大到100-200倍,
加上用單電源模式就可以了
上網找找就很多了,
輸出的信號源如果是感測頭本身有放大迴路了,
已是一個完整的感測器
那就必需作信號放大後再作直流準位調整
基本上用OPA的放大都能解決,
只是要剛好符合的就不好找,
大都是需要作局部的調整及修改

g9616723

那有關我上述針對烏骨雞大大貼出來電路圖的問題可以教我一下嗎?

稍微研究了一下我所使用的微振感測器，應該是屬於完整的感測器
所以只要將信號放大在做直流準為調整就可以了嗎?而做法就是烏骨雞大大貼出來電路圖那樣的街法嗎??

如果是的話那我會開始試試看各位大大建議的放大器去試試看~??麻煩各位了~

逃兵

你實際動手做看看呀.
如果是用 741 價格不高.燒個兩顆.也不到一杯飲料的.
如果你開始不熟op使用. 建議你先用"雙"電源的op.
不要用單電源的op.
單電源的op壓不到0點.

wish

我看了你的問題後有一些想法，其實你是要大家設計一個電路給你，然後也講解電路原理給你知道，最後你再去製作這個電路。當然，製作中你遇到問題時你再回來問。
之前這裡也有一位只會回答自己向別人問問題的朋友，他只關心自己的問題而從不回答別人的問題，我忘了他最後是否有得到他要的答案，但是很快的就不再出現，你的情形跟他很類似。從你回覆看來你也稍懂電學基礎，我希望大家來到這裡是會想到付出，而不是只想要得到，關心自己問題的同時，也關心是否可以協助別人？這樣別人才會願意更深入協助你。

g9616723

wish 説的我懂~
我是第一次來到這個地方，跨科系要設計一個東西，對電學也是接觸沒多久，會急著要一個設計較成熟的電路是因為有時間上的限制，希望各位大大不要誤會
短時間就有多多人提供寶貴意見我很感謝，我想我不會消失的~這兩天因為出差才會沒來回覆
謝謝你~也謝謝各位
希望各位對我問題還有其他解決方法的高手能不吝嗇給予我意見

g9616723

請教一下~
逃兵大大所說的單電源跟雙電源op，uA741是屬於哪一種，
這兩天會去買零件回來試試看，想先把用的到的部份先搞清楚
麻煩各位了~~~

逃兵

741, op07, op27 都是不算貴的雙電源op

g9616723

諸位大大~
電子零件買好了也看了相關741相關的介紹,但我有一些問題想問清楚
依照我一開始提問的問題,再根據raymond69 大大所提供的電路圖(po圖的那個,不是下載的那個喔),圖中V1以及V2分別代表的是我要設計的什麼???
不知道 V1是不是代表微振感測器輸出的電壓,V2代表我要使電壓offset提高所加入的直流電壓,但是我在741腳位圖看到他寫分別代表 Input正 以及 Input負,所以不清楚這部分到底是要如何應用?
來有就是腳位1和5是Belence,腳位8是NC,不知道是代表什麼意思?
最後一個問題741一定要供給+-15V的工作電壓嗎?還是說只要接上其他腳位就會運作了

不好意思真的是剛接觸電子領域,所以問題多了點,如果問題很腦殘也影多包含給我正確建議,謝謝~

逃兵

建興出的圖解實用 運算放大器電路 蔡國猷編譯.你可以多少參考著看

tony6605

實做會比較快，找顆ＯＰＡ上網把ＤＡＴＡ印出來，查一下相關電路，前後可能不用花你太多時間，因為你所說的跟提供的資訊不足，板上的大大們很難把問題直接命中，不過大家都有一個共識就是ＯＰＡ，相信板上大大所說的電路均可行，不過我在想你直接套用應該是行不通，實際操作者是你，實做過程中肯定有些不定因素，比方ＩＣ抗雜訊率，電源轉換便利性？訊號波形不正確？　建議貼實體照片跟實做的電路圖，相信你問題很快就解決了。

g9616723

這兩天看了大大介紹的書，又多找了幾本書，有了一些想法，我試試看~
買齊電路所需要的零件我就會實做看看~
屆時如果又有遭遇問題，會再來請教各位大大~
謝謝~~~

g9616723

請教一下~741的工作電壓為±15 V，可以用兩顆9V電池串聯供應嗎?如果不行要買哪一種電源供應器阿?因為我去電子材料航跟他說我要買output ±15 V的變壓器~結果他說沒有，不知道是我表達不對還是要用其他電源供應器代替，還有一個問題想請教，就是我看電路裡都有說接地端，那我接地端要接在哪裡或是用什麼東西當做接地端?
麻煩各位了~謝謝

小龐

用變壓器的方式像下面K大提供的圖
http://bbs.pigoo.com/viewthread.php?tid=14507&extra=page%3D1
下方電源的部分
如果一定要±15 V的就要用±12的變壓器經過整流後再穩壓到±15 V

用9V電池的話有±9 V
把2顆9V的其中一個正級與負級相接起來成為GND
剩下的正極就是要的+9,與負極-9

g9616723

請問一下~我有看到一個變壓器是12V轉 +15V 0V -15V，三個輸出端，
那0V要接在放大器的哪一端~
下面附上一張741的腳位圖~再度麻煩各位了

g9616723

各位大大~
經過這陣子大家的教導以及看書對放大器有些了解~經過動手實際做之後
供電問題已經解決~
我有試著測試放大器的輸出端偏離電壓是多少~但輸出端所輸出的電壓是我的工作電壓
書上說把輸入端短路也就是輸入0V電壓，輸出端所輸出的值就是這個放大器所產生的偏離電壓，
但我用三用電錶量測後，輸出端卻得到跟工作電壓一樣的電壓值(大約14.6V)~不知道問題出在哪裡
我將我做的電路畫出來附在下方~也一併附上741的腳位圖~
麻煩各位大大~謝謝

g9616723

忘記上傳~抱歉