1、电子技术与单片机应用实践项目一：典型交流信号运算放大电路 行业背景 在许多工业控制系统中，常常需要检测交流电压、电流信号。例如，用于控制电动机的变频器，就需要实时检测交流输入电流值，用于数据显示，系统过流保护等。现准备设计一台变频器，380VAC输入，额定功率为75KW。变频器电路设计中，需要设计交流输入电流检测电路，选用的电流传感器为LEM公司的HAS200-S，如图所示。HAS200-S检测电流范围为0600A，输出电压与检测电流成线性关系：200A对应输出电压4V。变频器的主控芯片选用的是TI公司的一款DSP芯片，其AD输入范围是05V DC。而电流传感器的输出具有负值，无法与主控芯片的
2、AD口直接相连，否则可能会造成DSP芯片的损坏。所以，需要对电流传感器的输出电压进行信号处理后才能输送给DSP芯片。项目一：典型交流信号运算放大电路 任务描述 输入交流信号为峰峰值2*42(11.31V)的正弦信号（信号中含有负值），频率为50HZ，要求经过信号处理后，使信号均为正值，需要将原信号抬高一定电压。AD口输入范围0-5V DC，取抬高电压值为2.5V。可以将信号缩放一定比例，根据电路实际情况与实际电阻型号的阻值，选择比例系数为=30K/160K倍，运放之后，即峰峰值为2.12的正弦波），同时将信号抬高2.5V，最终抵达AD口的信号范围是,（-2.12/2+2.5，2.12/2+2.
3、5）V，即：（1.44,3.56）V,如下图所示:信号调理示意图项目一：典型交流信号运算放大电路 基础知识储备 （一）运算放大器概述 运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。虚断是指运放的输入阻抗很大，近似开路，即同相输入端和反相输入端端口的电流为0，即I+=I-=0，任意条件下均成立。虚短是指运放的正负输入端之间的电压差等于零，就像一根短路线一样。只有形成负反馈之后，输出为有限大（不饱和）时，满足虚短，即同相输入端（标着V+的那根线）和反相输入端（标着V-的那根线）电压相等，即V+=V
4、-项目一：典型交流信号运算放大电路 基础知识储备经典的运算放大电路-同相放大电路 项目一：典型交流信号运算放大电路 基础知识储备经典的运算放大电路-反相放大电路 项目一：典型交流信号运算放大电路 基础知识储备经典的运算放大电路-加法器电路 项目一：典型交流信号运算放大电路 基础知识储备经典的运算放大电路-差分放大电路 项目一：典型交流信号运算放大电路 基础知识储备（二）基准电压 项目一：典型交流信号运算放大电路 电路原理图设计项目一：典型交流信号运算放大电路 电路原理图设计VT5=-(VIN1 VIN2)R7/R9+2.5 VT6=(VIN1 VIN2)(R7/R9)(R6/R10)+2.5项
5、目一：典型交流信号运算放大电路 电路原理图设计项目一：典型交流信号运算放大电路 电路功能测试输入信号波形为11.31V/50Hz的正弦波形，信号缩放30/160倍，叠加2.5V直流电压，也就是抬高2.5V，输出信号波形为2.12V/50Hz。如下图所示CH1为输入信号，CH2是输出波形，可以看到，输出电压与输入电压相比，输出电压幅值缩小为输入信号的3/16，波形相位相同且抬高了2.5V。项目一：典型交流信号运算放大电路电路调试分析一输出波形异常：VT6输出方波等T5波形正常，T6输出方波：很有可能是后级运放工作在比较器的状态。项目一：典型交流信号运算放大电路电路调试分析二输入信号正极接到SIN
6、2信号地接到SIN1,即信号同相输入分析：同相输入电压调整l 交换2个信号输入端，即S-IN2为输入信号正极，S-IN1为信号地。T5点输出波形与输入信号波形相位相同，S-OUT输出端波形与输入信号波形相位相反。项目一：典型交流信号运算放大电路电路调试分析三RC滤波参数测试分析：一阶的低通滤波器。它的截止频率由右式决定：当信号频率低于这个截止频率时，信号得以通过；当信号频率高于这个截止频率时，信号输出将被大幅衰减。电路板上的RC滤波，R为1000，C为1NF=1/1000000000F,由上述计算公式可得，截止频率f0为159235.7HZ,即当输入信号的频率高于这个截止频率时，RC输出信号衰减为滤波前的0.707倍。项目一：典型交流信号运算放大电路电路调试分析四电源指示灯不亮，电路板不工作分析：可能是电源电路某部分断路引起的，可能先测试电路板上电源电路某部分的各个点来发现问题项目一：典型交流信号运算放大电路电路调试分析五在现有电路典型交流信号运算放大电路上搭载同相放大器、反相放大器电路、跟随器电路、差分放大不抬高电路，并观察现象Thanks！
