请教运算放大器的设计

hujj

tjjack 发表于 2022-6-27 11:15
首先，200K电阻都没有接地，其他楼上几位都说了。

我没有相关的基础，运放电路是抄人家的，仅仅修改了负反馈电阻的阻值。200k电阻是分别通过10k电阻接地的，不知道这样行不行。

ChrisLove

输入分压器阻抗很高，直接用4051切换恐怕漏电流过大影响测量精度，并且会明显受到PCB表面漏电影响。
有条件的话建议每一路都用运放放大，或者减小分压器的阻值，或者采取漏电流低的开关，比如PHOTOMOS
在PCB设计时必须考虑敏感节点的绝缘处理

hujj

ChrisLove 发表于 2022-6-27 14:43
输入分压器阻抗很高，直接用4051切换恐怕漏电流过大影响测量精度，并且会明显受到PCB表面漏电影响

那解决的办法是不是降低一点分压阻抗？

ChrisLove

hujj 发表于 2022-6-27 14:48
那解决的办法是不是降低一点分压阻抗？

是的,可以参考4051手册里列出的input leakage current一项,这代表每一个引脚与相邻引脚或者与电源,GND,VEE等产生的最大漏电流，特别要注意Ta=85摄氏度的极限条件下，漏电流将会急剧增大，这关系到你的设计最终的温度敏感性。
但相比IC的漏电，引脚间残留助焊剂可能大得多。以前用4051切AD620的增益电阻，电阻值也就30K左右吧，4051用比较好的免洗焊锡丝焊接上去，不清理助焊剂，对着哈一口气AD620的增益就开始强烈变化（有电阻温漂成分，不占主要）。用溶剂彻底的清洗了4051封装的下面和引脚中间才解决问题，但还需要打胶保护，防止积累灰尘和受潮（最好是通过guard ring即等电位保护环，但是那个设计没有条件做了）。

hujj

ChrisLove 发表于 2022-6-27 14:43
输入分压器阻抗很高，直接用4051切换恐怕漏电流过大影响测量精度，并且会明显受到PCB表面漏电影响。
有条 ...

如此说来应该降为2M+100k左右的分压会好一点？每路单独加运放可能有点奢侈，因为我最初的设想并没有追求高精度。

hujj

hanshuibi 发表于 2022-6-27 12:24
电流放大应该采用差动放大器结构(减法器)抑制共模电压。ADC引脚应该加一个小电容。

是不是需要加这两个电容：

hujj

闻太师 发表于 2022-6-27 14:54
我没仔细看你那个二极管的用法，只是简单的理解成每路电压用两个电阻串联分压了。适放设置分压比例，使输 ...

是不是改成这样就行：

hujj

ChrisLove 发表于 2022-6-27 14:55
是的,可以参考4051手册里列出的input leakage current一项,这代表每一个引脚与相邻引脚或者与电源,GND,VE ...

这么说焊好之后这部分板子要用洗板水清洗，最好再打胶防潮。

hanshuibi

hujj 发表于 2022-6-27 15:00
是不是需要加这两个电容：

是的，
电流检测部分放大电路，布线的时候会发现GND线上5A的电流会引起微小的电压叠加，小心布线GND网络可避免。
更好的办法是运放结构改为差动放大(减法器)结构。可减少误差和共模噪声。

Jack315

系统供电（电池）电压是多少？LCD 背光用的是什么颜色的 LED？

检查下 LCD 背光的电压、电流是否能正常工作。

hujj

Jack315 发表于 2022-6-27 15:41
系统供电（电池）电压是多少？LCD 背光用的是什么颜色的 LED？

检查下 LCD 背光的电压、电流是否能正常 ...

初步考虑采用单个18650锂电池供电，电压大约为3.7～4.2v，经117变换后为大约3.2v左右的电压为单片机及运放供电。LCD准备留多种接口，初步考虑用现成的3.2“TFT，SPI通讯。

gxg0000

开关二极管1N4148限幅，两端电压0.3V时，二极管的动态电阻约为200K，与分压电阻相等，如何限幅？
还是听太师的，很简单仿真一下。

Jack315

hujj 发表于 2022-6-27 15:56
初步考虑采用单个18650锂电池供电，电压大约为3.7～4.2v，经117变换后为大约3.2v左右的电压为单片机及运 ...

供参考：

一、电池供电的电路，电能使用效率比较关键，因此一般应考虑使用 DC-DC 。
按目前的设计，大致估计效率为：3.3 / [(3.7+4.2)/2] = 83.5% 勉强可行。

二、背光一般用白色 LED，压降为 3.0V~3.2V。用 3.3V 供电有点勉强，且不稳定。
LED 是电流器件，即亮度与电流成正比。因此应该用（简易）恒流源驱动。
下图是简易恒流源的电路结构：

可以用单片机的 PWM 来调节背光的亮度。

三、时钟和存储芯片是否必须？因为这些功能单片机都有，只是不知道能否满足要求。

四、电压 ADC 的电路结构

VCC 接要检测的电压，VDD 接多路选择器的电源。
这是个电阻分压加射极跟随器电路。两个二极管用于多路选择器端口的保护。
如果单片机引脚资源够用，这个电路的输出可以直接接到单片机上。
这时，两个二极管就不需要了，因为单片机里有。

五、电流 ADC 的电路结构


六、ADC 的输入回路原则上还应有个滤除噪声的低通滤波器，特别是交流信号。
否则对 ADC 结果会有影响。具体看要求而定。
待测电压可以看成一个电压源，要求内阻足够小。这款单片机要求在 1K 以下。
必要时要加（射极）跟随器。

说明：
参考电路用于参考电路结构，具体元件参数要根据实际情况重新计算，不能直接抄的。