江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货( 五 )


技巧十四：3.3V→5V模拟增益模块
从3.3V电源连接至5V时 ， 需要提升模拟电压 。 33kΩ和17kΩ电阻设定了运放的增益 ， 从而在两端均使用满量程 。 11kΩ电阻限制了流回3.3V电路的电流 。
与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货
文章图片
技巧十五：3.3V→5V模拟补偿模块
该模块用于补偿3.3V转换到5V的模拟电压 。 下面是将3.3V电源供电的模拟电压转换为由5V电源供电 。 右上方的147kΩ、30.1kΩ电阻以及+5V电源 ， 等效于串联了25kΩ电阻的0.85V电压源 。 这个等效的25kΩ电阻、三个25kΩ电阻以及运放构成了增益为1V/V的差动放大器 。 0.85V等效电压源将出现在输入端的任何信号向上平移相同的幅度；以3.3V/2=1.65V为中心的信号将同时以5.0V/2=2.50V为中心 。 左上方的电阻限制了来自5V电路的电流 。
与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货
文章图片
技巧十六：5V→3.3V有源模拟衰减器
此技巧使用运算放大器衰减从5V至3.3V系统的信号幅值 。
要将5V模拟信号转换为3.3V模拟信号 ， 最简单的方法是使用R1:R2比值为1.7:3.3的电阻分压器 。 然而 ， 这种方法存在一些问题 。
1）衰减器可能会接至容性负载 ， 构成不期望得到的低通滤波器 。
2）衰减器电路可能需要从高阻抗源驱动低阻抗负载 。
无论是哪种情形 ， 都需要运算放大器用以缓冲信号 。
所需的运放电路是单位增益跟随器（见图16-1） 。
与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货
文章图片
电路输出电压与加在输入的电压相同 。
为了把5V信号转换为较低的3V信号 ， 我们只要加上电阻衰减器即可 。
与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货
文章图片
如果电阻分压器位于单位增益跟随器之前 ， 那么将为3.3V电路提供最低的阻抗 。 此外 ， 运放可以从3.3V供电 ， 这将节省一些功耗 。 如果选择的X非常大的话 ， 5V侧的功耗可以最大限度地减小 。
如果衰减器位于单位增益跟随器之后 ， 那么对5V源而言就有最高的阻抗 。 运放必须从5V供电 ， 3V侧的阻抗将取决于R1||R2的值 。
技巧十七：5V→3.3V模拟限幅器
在将5V信号传送给3.3V系统时 ， 有时可以将衰减用作增益 。 如果期望的信号小于5V ， 那么把信号直接送入3.3VADC将产生较大的转换值 。 当信号接近5V时就会出现危险 。 所以 ， 需要控制电压越限的方法 ， 同时不影响正常范围中的电压 。 这里将讨论三种实现方法 。
1.使用二极管 ， 钳位过电压至3.3V供电系统 。
2.使用齐纳二极管 ， 把电压钳位至任何期望的电压限 。
3.使用带二极管的运算放大器 ， 进行精确钳位 。
进行过电压钳位的最简单的方法 ， 与将5V数字信号连接至3.3V数字信号的简单方法完全相同 。 使用电阻和二极管 ， 使过量电流流入3.3V电源 。 选用的电阻值必须能够保护二极管和3.3V电源 ， 同时还不会对模拟性能造成负面影响 。 如果3.3V电源的阻抗太低 ， 那么这种类型的钳位可能致使3.3V电源电压上升 。 即使3.3V电源有很好的低阻抗 ， 当二极管导通时 ， 以及在频率足够高的情况下 ， 当二极管没有导通时（由于有跨越二极管的寄生电容） ， 此类钳位都将使输入信号向3.3V电源施加噪声 。
与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货
文章图片
为了防止输入信号对电源造成影响 ， 或者为了使输入应对较大的瞬态电流时更为从容 ， 对前述方法稍加变化 ， 改用齐纳二极管 。 齐纳二极管的速度通常要比第一个电路中所使用的快速信号二极管慢 。 不过 ， 齐纳钳位一般来说更为结实 ， 钳位时不依赖于电源的特性参数 。 钳位的大小取决于流经二极管的电流 。 这由R1的值决定 。 如果VIN源的输出阻抗足够大的话 ， 也可不需要R1 。


推荐阅读


上一篇：浪子的人|，抖音云控系统，5G时代，疯狂爆发，吸引大量意向粉丝

下一篇：手机中国|特朗普政府禁令导致微信在美下载量飙升，适得其反