該電路源于一個(gè)應(yīng)用，該應(yīng)用需要將輸入信號精確鉗位到小于 2.5 V，同時(shí)在 2.5 V 電源（實(shí)際上是一個(gè)參考）下工作，最大輸出電流為 4 mA。由于信號的動態(tài)范圍為 0 至 2.5 V，因此用簡單的二極管或齊納二極管對其進(jìn)行鉗位會占用過多的信號范圍。此外，信號需要一個(gè)比任何一個(gè)設(shè)備都可以提供的更精確調(diào)節(jié)的鉗位電壓。
該解決方案基于能夠在 2.5 V 下運(yùn)行的軌到軌運(yùn)算放大器，但即使如此，在其 0 至 2.5 V 范圍的中心附近運(yùn)行放大器的輸入和輸出節(jié)點(diǎn)也提供了最佳線性。
圖 1鉗位電路用于在 2.5 伏電源上運(yùn)行時(shí)精確鉗位 2.5 伏輸出。
為此，參考電壓通過分壓器 R3/R4 減半并施加到同相輸入端。感測電壓也通過由 R5/R6 形成的分壓器減半并施加到反相輸入端。
最后，如果電平試圖超過 2.5 V，則放大器輸出中的 D5 僅允許放大器從 OUTPUT 節(jié)點(diǎn)吸收電壓。 由于精度比率的現(xiàn)成可用，因此使用四個(gè)相同值的電阻器可以輕松實(shí)現(xiàn)精度-匹配電阻網(wǎng)絡(luò)。
R2 充當(dāng)放大器輸出鉗位動作的串聯(lián)電阻。R2 的值可能因應(yīng)用而異，但考慮到此處使用的 OPA333 運(yùn)算放大器 (U2) 的額定輸出電流最大值為 5mA。
該鉗位的實(shí)施示例與最初為其創(chuàng)建的交流電壓測量電路一起顯示。
圖 2鉗位電路與交流電壓測量電路一起顯示。
交流電壓測量電路為最大額定輸入電壓為 2.5 V 的記錄器供電。記錄器還提供 2.5 V 參考輸出。挑戰(zhàn)在于記錄器輸入不得超過 2.5V。該電平由圍繞 OPA333 運(yùn)算放大器 U2 形成的電路鉗位。
電容衰減器和整流器網(wǎng)絡(luò)用于測量 240 VAC 線路，其中預(yù)期輸出為 2 VDC，輸入為 240 VAC。描述了交流輸入端 5 kV 瞬變的仿真。
圖 3圖 2 交流測量電路輸入端的交流輸入 5000 V 瞬態(tài)仿真。
結(jié)論
該電路的簡單性、性能和低成本實(shí)施使其非常適合我的應(yīng)用，應(yīng)該使其成為其他需要快速、精確和負(fù)擔(dān)得起的過壓保護(hù)的數(shù)據(jù)采集和傳感應(yīng)用的良好解決方案