想用OP將-30V~+30V AC/DC轉換成0~3.3V的訊號

jangtang

請教各位先進，我想用OP將-30V~+30V AC/DC轉換成0~3.3V的訊號，作了一個如圖所示的電路，因為輸入的分壓電阻必須為1M和56K，導致輸出電壓不正常，請問有沒有什麼方法可以解決這個問題？
OP的電源是+5V單電源。

ciko.ciko

1.輸入電壓為雙極性時,無法直接接入單電源OPA.(輸入端須另加OFFSET)
2.AC電壓輸入時須經整流和濾波電路,才能成為DCV.

單晶片微電腦

-30v~30v先分壓至-1.5v~1.5V，然後再加1.5V提升準位(加法)，即0v~3v.

xiaolaba

單晶片微電腦 發表於 2012-11-17 12:42 PM static/image/common/back.gif
-30v~30v先分壓至-1.5v~1.5V，然後再加1.5V提升準位(加法)，即0v~3v.

高手....
鼓掌

scottwang

1. -30V~+30V AC/DC ← 這個來源是什麼(變壓器,其它信號),有什麼特殊原因,一定要用這個做來源,若只是AC就要把DC拿掉,符號不能亂標示,否則會亂掉喔.

2. 需不需要共地?

3. Vout = 0~3V 或 0~3.3V,做何用途?

4. 若Vout接近電源電壓,當輸出電壓太低而無法達到需求時,Op Amp的電源最好供給5V以上.

若不需共地,其方式可以參考如下:

輸入電源 → 1M+62K做分壓(3.2V) → 整流輸出 → 3.2V x 1.414 - 1.4V → 3.125V → OP Amp電壓隨耦器或電壓放大器

若需輸出達到3.3Vdc,可以把Op Amp用為電壓放大器做輸出電壓微調.
以上只是一個以假設性條件做計算,當輸出電壓改變時,其中的參數也要跟著調整.

jangtang

感謝各位大大的指導！
我因為用一個ADC只能輸入0~3.3V的電壓，所以必須把-30~+30V來自訊號產生器的電位利用OP做
轉換。這個電路是參考網路上修改而來，原本是可以動作旳，但是因為必須用1M與56K電阻分壓
(原本用10K和560歐姆)才出現電壓異常的問題，因為1M是示波器的探棒內阻，所以不能換回10K。

scottwang

jangtang 發表於 2012-11-17 07:31 PM static/image/common/back.gif
感謝各位大大的指導！
我因為用一個ADC只能輸入0~3.3V的電壓，所以必須把-30~+30V來自訊號產生器的電位利用 ...

>所以必須把-30~+30V來自訊號產生器的電位利用OP做轉換

你用的訊號產生器不能鉗位嗎?
就是將AC負電壓Vpeak位準上移至0V.

也可以用VR在Op Amp電壓放大器的輸入端做調整,而輸出即可輸出你要的DC電壓值.
+V 電阻 + VR (GND)  → OP Amp 電壓隨耦器  → Vout

SIMON1016

....原本是可以動作旳，但是因為必須用1M與56K電阻分壓  (原本用10K和560歐姆) ...
1. Vin(+) R4 _100K  也要下修 例如: 10K 或更低1K
  不然 Vin(+)  拉不下來 永遠比Vin(-)  大  

2. 或者(修正史密特電路 的觸發條件 )
Vin(-)   R5 _100K 修為 10K 或更低1K 同時 R5_Vref 改接如下

ciko.ciko

jangtang 發表於 2012-11-17 07:31 PM static/image/common/back.gif
感謝各位大大的指導！
我因為用一個ADC只能輸入0~3.3V的電壓，所以必須把-30~+30V來自訊號產生器的電位利用 ...

1.你的電路中,已具OFFSET補償.
2.電路應可正常工作,請說明文中的"出現電壓問題"具體現象.
3.電路為何需使用1M示波器探棒當成連接元件?

jangtang

scottwang 發表於 2012-11-17 08:01 PM static/image/common/back.gif
>所以必須把-30~+30V來自訊號產生器的電位利用OP做轉換

你用的訊號產生器不能鉗位嗎?

你用的訊號產生器不能鉗位嗎?
就是將AC負電壓Vpeak位準上移至0V.
--> 我的訊號產生器是 PINTEK FG-32 似乎沒有這個功能。


也可以用VR在Op Amp電壓放大器的輸入端做調整,而輸出即可輸出你要的DC電壓值.
+V 電阻 + VR (GND)  → OP Amp 電壓隨耦器  → Vout
--> 目前是用像圖中所示，用兩個1K電阻將3.3V分壓來調整輸出電壓值，
所以當輸入為0時，OP輸出約為1.65V，
當輸入為+30V時，OP輸出約為3.3V
當輸入為-30V時，OP輸出約為0V

scottwang

jangtang 發表於 2012-11-17 09:32 PM static/image/common/back.gif
你用的訊號產生器不能鉗位嗎?
就是將AC負電壓Vpeak位準上移至0V.
--> 我的訊號產生器是 PINTEK FG-32 似 ...

你用右上算來第二個旋鈕,拉出應該即可調整鉗位上移. (OFFSET/Pull ADi)

http://shop.cpu.com.tw/product/760/info/

jangtang

ciko.ciko 發表於 2012-11-17 08:44 PM static/image/common/back.gif
1.你的電路中,已具OFFSET補償.
2.電路應可正常工作,請說明文中的"出現電壓問題"具體現象.
3.電路為何需使 ...

電路應可正常工作,請說明文中的"出現電壓問題"具體現象.
-->
原本用10K/560將輸入電壓分壓時：
輸入0V，輸出1.65V
輸入+3.3V，輸出1.83V
輸入+5V，輸出1.93V
改用1.1M/56K將輸入電壓分壓時：(其他元件 不變)
輸入0V，輸出2V
輸入+3.3V，輸出2.12V
輸入+5V，輸出2.19V

電路為何需使用1M示波器探棒當成連接元件?
-->因為我的訊號輸入端用一個BNC接頭由示波器探棒接入訊號，主要是希望當用來從其他電路板上取得訊號時，能盡量減少雜訊，我要做的電路是一個簡易的示波器。

legion

造成的問題原因請參考SIMON1016大的原因
若強制要改變輸入取樣阻抗又不想影响後段輸出
可能要改成在中間加上一級buffer作隔離,也是另一種方式

jangtang

SIMON1016 發表於 2012-11-17 08:44 PM static/image/common/back.gif
....原本是可以動作旳，但是因為必須用1M與56K電阻分壓  (原本用10K和560歐姆) ...
1. Vin(+) R4 _100K   ...

1. Vin(+) R4 _100K  也要下修 例如: 10K 或更低1K
  不然 Vin(+)  拉不下來 永遠比Vin(-)  大  
--> 我把R4，R5，R6，R9改用10K
輸入0V時，輸出2.79V (期望值 1.65V)
輸入3.3V時，輸出2.83V (期望值 1.83V)
輸入5V時，輸出2.85V (期望值 1.93V)

或者(修正史密特電路 的觸發條件 )
Vin(-)   R5 _100K 修為 10K 或更低1K 同時 R5_Vref 改接如下
--> 照著圖改接後，
輸入0V時，輸出1.169V (期望值 1.65V)
輸入3.3V時，輸出1.209V (期望值 1.83V)
輸入5V時，輸出1.228V (期望值 1.93V)

我有試過把R4，R5，R6，R9改用不同的值從1K~10M都沒有用，
唯一有效的就是把1.1M/56K改回較小的電阻，可是現在又必須用1.1M/56K，所以我想要請教的是在維持這個阻值的前提下要如何改變其他元件達到原來的結果。

jangtang

scottwang 發表於 2012-11-17 09:40 PM static/image/common/back.gif
你用右上算來第二個旋鈕,拉出應該即可調整鉗位上移. (OFFSET/Pull ADi)

http://shop.cpu.com.tw/produc ...

真是汗顏，我從來沒有拉過這個旋鈕，謝謝你的分享！

jangtang

legion 發表於 2012-11-17 09:53 PM static/image/common/back.gif
造成的問題原因請參考SIMON1016大的原因
若強制要改變輸入取樣阻抗又不想影响後段輸出
可能要改成在中間加 ...

請問加Buffer是用OP接成射極隨耦器嗎？
如果仍要接受+-30V的輸入電壓，是否便要改用Dual Power的OP？

SIMON1016

你應該去翻一下 OPA 加法器的原理與計算( 我不該幫你算 )
有個重點提醒 就是 Vref  與 Vin 的 相對電壓差
因為電路需求 你的Vref  不再是0V
你必須把 Vref  代入計算

ciko.ciko

1.較簡易方式可依13"所述作法,在R4及R9前各加一級OPA_buffer即可解決.(此為負載效應)
2.OPA輸出電壓=Vo1+Vo2
3.Vo1=((R8/(R7+R8))x3.3Vx(R4+(R19//R20)/((R9+R4+(R19//R20))x(1+R6/R5).......Vo,offset
4.Vo2=((R20/(R19+R20)x30Vx(R9+(R7//R8)/((R4+R9+(R7//R8))x(1+R6/R5)......Vi 造成的輸出
5.輸出電壓極易受電阻值影響.

jangtang

感謝各位高手的指點，我加上一個OP當Buffer已經可以正常工作，OP改用+-5V雙電源TL-084。
再次謝謝大家！