分压电路设计经验
分压电路设计经验
前些天有人问我如何实现精密的分压,他认为电阻分压不够精密.其实分压的目的就是为了符合AD转换的输入围,但其实有时候不但输入围超出AD量程,甚至会是一个负电压,这个时候需要将电压平移.反正今天双休有空,我就说说自己的做法,疏漏之处敬请谅解现今大多数的AD芯片都采用单电源+5V、+3.3V甚至更低的+1.8V供电，其差模输入围一般是±Vref(差分输入)、0~ +Vref,部分允许使用外部基准的芯片允许0~ VDD的输入围，但是无论如何无法对一个负的输入电压进行A to D的转换(也许有一些双电源的AD芯片可以，但我是个新手没仔细研究过)。
如果要对一个过零的正负信号进行AD转换就必须进行电平的平移。
理论上如图1所示的差分放大器就可以完成电平平移的效果，差分放大器的增益等于1，因此Vout = Vin + 5.000。
Vin = -5 ~ +5V,因此经过平移后Vout = 0 ~ 10V，再经过电阻R18、R19二分压到符合AD系统输入围的电压。
但是图1所示的电路并不理想。
第一，放大电路的输入阻抗约等于R16 + R17 = 20K,低的输入阻抗要求信号源必须是低阻具有衡压输出特性的信号源，否则将造成很大的误差；第二，R8 R9 R16 R17的匹配程度将直接影响增益精度；第三，R18 R19的二分压也将带来2%的最大误差，如果并非二分压那么R18≠R19,由于消耗的功率不一样导致R18温度与R19不相等，温漂将使得分压误差加大；第四，任何接入的电路将等效成一个负载，即使AD系统只吸收很低的电流，等效阻抗很大，也将进一步加大分压的误差。
对于第一个问题，可以在差分放大前加入一级电压跟随器作为缓冲，利用运放的高输入阻抗减少对信号源的影响，并且运放的低输出阻抗衡压输出的特性可以很好的满足差分放大级的“特殊”要求。
对于第二和第三个问题，使用0.1%低温漂的精密电阻器可以大为改善。
对于第四个问题，再运放负载能力允许的情况下使用阻值更小的电阻器可以将影响降低，但是应当注意的是-----使用阻值更小的电阻器将会使消耗功率增加，而消耗功率的增加又使得温度上升，温漂问题加重。
分压实验报告
一、实验目的1. 了解分压电路的基本原理和组成。
2. 掌握分压电路的搭建方法及测量方法。
3. 熟悉万用表的使用方法，并能够根据实验结果分析电路性能。
二、实验原理分压电路是一种利用电阻对电压进行分配的电路。
在分压电路中，总电压U通过电阻R1、R2、R3…分配到各个电阻上，使得每个电阻上的电压与其阻值成正比。
分压电路的原理如下：U1 = U (R1 / (R1 + R2 + R3 + ...))U2 = U (R2 / (R1 + R2 + R3 + ...))U3 = U (R3 / (R1 + R2 + R3 + ...))其中，U为总电压，U1、U2、U3分别为各个电阻上的电压，R1、R2、R3分别为各个电阻的阻值。
三、实验器材1. 电源：直流稳压电源2. 电阻：R1、R2、R3（阻值可调）3. 电压表：万用表4. 电流表：万用表5. 导线：若干6. 开关：一个四、实验步骤1. 搭建分压电路，将电源、电阻、电压表、电流表和开关连接起来，具体连接方式如下：（1）将电源的正极与电阻R1的一端连接；（2）将电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接；（3）将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接；（4）将电阻R3的另一端与电源的负极连接；（5）将电压表的正极与电阻R1的另一端连接，负极与电阻R2的一端连接；（6）将电流表的正极与电阻R1的一端连接，负极与电阻R2的一端连接；（7）将开关连接在电阻R2和电阻R3之间。
2. 打开开关，调节电阻R1、R2、R3的阻值，使电路稳定运行。
3. 使用万用表测量各个电阻上的电压U1、U2、U3，记录实验数据。
4. 关闭开关，断开电路，整理实验器材。
五、实验数据及分析1. 实验数据：| 电阻R1（Ω） | 电阻R2（Ω） | 电阻R3（Ω） | 电压U1（V） | 电压U2（V） | 电压U3（V） ||--------------|--------------|--------------|--------------|--------------|--------------|| 100 | 200 | 300 | 2.5 | 5.0 | 7.5 |2. 分析：（1）根据实验数据，可以看出电压U1、U2、U3与电阻R1、R2、R3的阻值成正比。
电压分压电路
电压分压电路电压分压电路是一种常见的电路配置，用于将输入电压分成不同的输出电压。
在电子电路中，电压分压电路被广泛应用于各种电子设备中，例如电源电路、电路保护和信号调节等。
本文将介绍电压分压电路的原理、应用和设计方法。
一、原理电压分压电路的原理基于欧姆定律，即电压等于电流乘以电阻。
电压分压电路一般由两个或多个电阻组成，通过改变电阻的比例来实现电压的分压。
在电压分压电路中，电阻与输入电压之间形成一个电压分压比，该比例决定了输出电压与输入电压的关系。
二、应用1. 电源电路：在电源电路中，电压分压电路常用于将高电压降低到合适的工作电压。
例如，在手机充电器中，需要将市电的高电压（通常为220V或110V）降压到手机所需的低电压（通常为5V或9V）。
2. 电路保护：电压分压电路还可以用于电路保护，例如在电路中加入一个电压分压电路，当输入电压超过设定的阈值时，会触发保护电路，从而保护电路免受过高的电压损害。
3. 信号调节：电压分压电路可以用于信号调节，例如在音频设备中，需要将输入信号的电压进行调节，以适应不同的音量要求。
三、设计方法设计电压分压电路时，需要考虑以下几个因素：1. 输出电压：确定所需的输出电压，并根据输出电压来选择电阻的分压比例。
较大的分压比可以实现更低的输出电压。
2. 输入电阻：选择适当的电阻值以确保电路的输入阻抗符合要求。
输入阻抗过大会导致信号衰减，而输入阻抗过小会影响电路的稳定性。
3. 电阻功率：根据所需的输出电压和电流来选择适当的电阻功率。
电阻功率应大于等于输出电压和电流的乘积，以确保电阻在工作过程中不会过热。
4. 温度漂移：考虑电阻的温度系数，以避免温度变化对电路的影响。
选择具有较小温度系数的电阻可以减小温度漂移的影响。
四、总结电压分压电路是一种常见的电路配置，用于将输入电压分成不同的输出电压。
通过合理选择电阻的分压比例，可以实现输出电压的调节和保护电路的功能。
在设计电压分压电路时，需要考虑输出电压、输入阻抗、电阻功率和温度漂移等因素。
分压电路设计经验
分压电路设计经验分压电路是电子电路中常见的一种电路，用于将输入电压分压为较低的输出电压。
设计好的分压电路可以在实际应用中发挥重要作用，下面是一些分压电路设计经验。
1.确定需求：在设计分压电路之前，首先要明确所需的输出电压。
这可以通过分析具体的实际应用来确定。
例如，如果需要将高电压降低到适合于微控制器的工作电压范围，输出电压通常在3.3V或5V左右。
2.选择适当的电阻：在分压电路中，电阻起到分压作用。
选择适当的电阻值是设计成功的关键。
一般来说，电阻值不宜太大，否则会引入较大的电流漏失。
另一方面，电阻值也不宜过小，以避免过大的电流流过电阻。
3.考虑电流负载：分压电路的输出电压受到电流负载的影响。
因此，在设计分压电路时，要考虑所连接的负载电流。
对于较高的负载电流，电阻值应该选择较小的值，以减小电流的压降。
4.防止电流漂移：分压电路容易受到电流漂移的影响，这会导致输出电压的波动。
为了减小电流漂移，可以使用电压跟随器，将输出电压与输入电压关联起来，并通过反馈控制来减小电流漂移。
5.考虑温度变化：分压电路的电阻值可能会随着温度的变化而改变。
因此，在设计分压电路时，要考虑到电阻的温度系数。
选择具有较小温度系数的电阻，可以减小温度对输出电压的影响。
6.抗干扰设计：分压电路设计时要考虑到来自外界的电磁干扰和电源噪音。
为了提高电路的抗干扰性能，可以在输入和输出端添加滤波电容，以降低干扰信号。
7.稳定性分析：在设计分压电路时，应该对电路的稳定性进行分析。
要确保输入电压变动时，输出电压能够在一个合理的范围内稳定。
8.保护电路设计：在实际应用中，分压电路可能遇到过压或过流等问题。
为了保护电路的安全运行，可以在电路中添加过压保护和过流保护电路。
9.仿真验证：在设计完成后，可以使用电路仿真软件进行验证。
通过仿真可以评估电路参数和性能，并进行必要的调整。
10.实验测试：最后，在将分压电路应用于实际场景之前，应进行实验测试，验证电路性能，并进行必要的调整和优化。
分压电路实验报告
分压电路实验报告分压电路实验报告引言在电子学中，分压电路是一种常见的电路，用于将输入电压分成不同比例的输出电压。
它在电子设备和电路设计中具有广泛的应用。
本实验旨在通过搭建和测试一个简单的分压电路，了解其原理和性能。
实验目的1. 掌握分压电路的基本原理和搭建方法。
2. 理解分压电路的工作原理和电压分配规律。
3. 测试和分析分压电路的性能，如输出电压的稳定性和误差。
实验器材和元件1. 直流电源2. 电阻器3. 万用表4. 连接线实验步骤1. 准备实验器材和元件，确保电源和电阻器的参数符合实验要求。
2. 按照电路图搭建分压电路，注意连接线的正确接法和电路的稳定性。
3. 打开直流电源，调节电压为适当的数值。
4. 使用万用表测量并记录输入电压和输出电压的数值。
5. 改变输入电压的数值，多次测量输出电压，并记录数据。
6. 分析和比较不同输入电压下输出电压的变化情况，计算并分析误差。
实验结果与分析通过实验测量和记录的数据，我们可以得到不同输入电压下的输出电压。
根据分压电路的原理，输出电压与输入电压之间存在一定的比例关系。
我们可以绘制输入电压和输出电压之间的图像，以直观地观察其关系。
在实验中，我们可以发现随着输入电压的增加，输出电压也相应增加，但增长的速率较小。
这是因为在分压电路中，电阻器起到了电压分配的作用。
根据欧姆定律，电流在电阻器中的分布与电阻值成反比。
因此，较大的电阻器会使得电流分布更均匀，从而实现更精确的电压分配。
此外，我们还可以计算和分析分压电路的误差。
误差是指实际输出电压与理论预期输出电压之间的差异。
误差的大小受到电阻器的精度和实验环境的影响。
在实验中，我们可以使用万用表测量电阻器的阻值，并根据其精度计算误差范围。
同时，我们还可以通过多次测量和计算平均值来减小误差的影响。
结论通过本次实验，我们成功搭建了一个分压电路，并测试了其性能。
分压电路在电子学中具有重要的应用，可以用于电压调节、信号处理等领域。
10v转3.3v分压电路
10v转3.3v分压电路10V转3.3V分压电路设计与应用引言：在电子设备中，我们经常会遇到需要将高电压转换为低电压的情况。
分压电路是一种常见的解决方案，可以将高电压降低到所需的低电压水平。
本文将介绍一种将10V转换为3.3V的分压电路的设计和应用。
一、电路设计原理分压电路的基本原理是利用两个电阻将输入电压分为两个部分，通过选择适当的阻值比例，使输出电压满足需要的电压水平。
对于10V转3.3V的分压电路，我们可以采用简单的电压分压原理。
分压电路的原理如下：根据欧姆定律，电流在电阻上的压降与电阻值成正比。
因此，当电阻R1和R2串联时，电阻R1上的电压与电压源之间的压降比例等于R1与R1+R2总电阻之间的压降比例。
这意味着我们可以通过选择适当的R1和R2值，实现输出电压与输入电压之间的比例关系。
二、电路组成及设计步骤基于上述原理，我们可以设计一个简单的分压电路将10V转换为3.3V。
以下是电路的组成及设计步骤：1. 所需元件：- 两个电阻：R1和R22. 设计步骤：- 确定所需的输出电压值为3.3V，输入电压值为10V。
- 选择R2的阻值为固定值，例如1kΩ。
- 计算R1的阻值。
根据电压分压公式，我们可以得到R1的计算公式：R1 = (Vin - Vout) * R2 / Vout，其中Vin为输入电压（10V），Vout 为输出电压（3.3V）。
- 假设R2为1kΩ，代入公式计算R1的值：R1 = (10 - 3.3) * 1 / 3.3 ≈ 6.67kΩ。
- 选择最接近计算得到的阻值的标准值，常见的阻值有E12或E24级别的。
在此例中，我们可以选择6.8kΩ。
3. 组装电路：- 连接电路，将选定的电阻R1和R2串联连接。
- 将R1与Vin连接，将R2与地（GND）连接。
- 连接输出电压Vout至需要3.3V电压的电子元件。
三、电路性能与应用该分压电路具有简单、低成本、易于实现的特点。
然而，需要注意的是，分压电路会引入一定的电阻误差和功率损耗。
电压分压原理及其实践
电压分压原理及其实践电压分压是电路中常用的一种技术手段，用于将输入电压按照一定比例分成多个不同的输出电压。
它在电子电路设计和实际应用中起着重要的作用。
本文将介绍电压分压的原理和实践应用。
一、电压分压原理电压分压原理是基于电阻分压定律，根据欧姆定律以及串联电路电压分布的特性进行设计。
在串联电路中，总电压将分布在各个串联元件上，且与其阻值成正比。
因此，通过选择适当的电阻比例，可以实现对输入电压的分级降低或者运算。
在电路中，最简单的电压分压电路是由两个电阻组成的电压分压器。
假设输入电压为Vin，电阻分别为R1和R2，则输出电压Vout可以根据下式计算得出：Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))方程中的R1和R2分别是两个电阻的阻值。
通过选择合适的R1和R2，可以实现所需的分压比例，从而得到期望值的输出电压。
二、电压分压实践应用电压分压原理在实际应用中有着广泛的用途，下面将介绍几个常见的应用案例。
1. 电源调节器在电源电路中，为了提供稳定的电压输出，常常需要通过电压分压器来调节输入电压。
通过选择适当的分压比例，可以将高电压转换为所需的低电压，以满足特定电路的工作需求。
2. 信号调节器在通信领域中，常常需要对输入信号进行调节，以适应特定的电路要求或者信号处理过程。
通过使用电压分压器，可以实现对信号的放大或者降低，从而得到期望的输出信号。
3. 传感器信号处理在传感器应用中，传感器通常会输出较高的电压信号。
为了适应微控制器或者其他处理器的输入范围，需要将传感器输出信号进行适当的调节。
这时可以使用电压分压电路来降低传感器信号的电压，使其在可接受的范围内进行处理。
4. 荧光显示屏电压控制在背光和液晶屏等高压驱动设备中，常常需要对输入电压进行调节以达到所需的亮度和对比度。
通过使用电压分压电路，可以精确控制驱动电压，从而实现对显示效果的优化。
总结：电压分压原理是电子电路设计中重要的一种技术手段，根据电阻分压定律和串联电路电压分布特性进行设计。
制流电路与分压电路实验报告
制流电路与分压电路实验报告实验目的：1. 了解制流电路和分压电路的电路结构及其特性；2. 掌握基本的电子元器件的使用方法和实验技能；3. 熟悉电路实验的基本步骤和注意事项。
实验原理：1. 制流电路制流电路是通过控制电压和电阻来控制电路中电流的大小的电路。
在此电路中，所加电压不能改变电流的方向。
当一个电子流通过一个负载时，所产生的电势降和所加电势相等，所以电路中的电压并不影响电流的大小，只会影响电流的方向和所产生的电势降的大小。
2. 分压电路分压电路是基于欧姆定律的电路，通过两个串联电阻的电路，将所加电势分成两个部分，分别作用于两个电阻上，产生不同的电压降。
在此电路中，电流在电阻上产生压差，当电流通过电阻时，电势降与电阻成正比。
所以，通过不同电阻的串联，可以实现电压的分压。
实验步骤：1. 制流电路实验1.1 将电源电压调节为2V，并将电源与电路相连。
1.2 按照示意图连接电路，将一个电阻器连接到电源上，将另一个电阻器连接到电路的负载端。
1.3 通过万用表实时检测电路中的电流变化，并记录读数。
1.4 学生注意力分散，应该全程跟随老师指导操作，保证实验过程的正常进行。
2. 分压电路实验2.1 将电源电压调节为2V，并将电源与电路相连。
2.2 按照电路实验图连接电路，将两个电阻器串联，并将电路的红线连接到串联电阻的高电位端，将黑线连接到串联电阻的低电位端。
2.3 通过万用表实时检测电路中的电压变化，并记录读数。
2.4 学生应该注意安全问题，禁止手插电源插座以及触碰电路内部元器件。
实验结果：1. 制流电路实验根据实验结果可以得到，当电路中的电流大小固定，增加电路中的电阻会使所产生的电势降增大。
2. 分压电路实验根据实验结果可以得知，当串联电阻的阻值相等时，电压各占一半，如果各个电阻的阻值不相等，则电压的分配会根据阻值的比例来分配。
实验结论：1. 制流电路实验制流电路可以通过控制电路中的元器件，如电阻、电容、管等来实现对电流的控制。
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前些天有人问我如何实现精密的分压,他认为电阻分压不够精密.其实分压的目的就是为了符合AD转换的输入围,但其实有时候不但输入围超出AD量程,甚至会是一个负电压,这个时候需要将电压平移.反正今天双休有空,我就说说自己的做法,疏漏之处敬请谅解
现今大多数的AD芯片都采用单电源+5V、+3.3V甚至更低的+1.8V供电，其差模输入围一般是±Vref(差分输入)、0~ +Vref,部分允许使用外部基准的芯片允许0~ VDD的输入围，但是无论如何无法对一个负的输入电压进行A to D的转换(也许有一些双电源的AD芯片可以，但我是个新手没仔细研究过)。
如果要对一个过零的正负信号进行AD转换就必须进行电平的平移。
理论上如图1所示的差分放大器就可以完成电平平移的效果，差分放大器的增益等于1，因此V out = Vin + 5.000。
Vin = -5 ~ +5V,因此经过平移后V out = 0 ~ 10V，再经过电阻R18、R19二分压到符合AD系统输入围的电压。
但是图1所示的电路并不理想。
第一，放大电路的输入阻抗约等于R16 + R17 = 20K,低的输入阻抗要求信号源必须是低阻具有衡压输出特性的信号源，否则将造成很大的误差；第二，R8 R9 R16 R17的匹配程度将直接影响增益精度；第三，R18 R19的二分压也将带来2%的最大误差，如果并非二分压那么R18≠R19,由于消耗的功率不一样导致R18温度与R19不相等，温漂将使得分压误差加大；第四，任何接入的电路将等效成一个负载，即使AD系统只吸收很低的电流，等效阻抗很大，也将进一步加大分压的误差。
对于第一个问题，可以在差分放大前加入一级电压跟随器作为缓冲，利用运放的高输入阻抗减少对信号源的影响，并且运放的低输出阻抗衡压输出的特性可以很好的满足差分放大级的“特殊”要求。
对于第二和第三个问题，使用0.1%低温漂的精密电阻器可以大为改善。
对于第四个问题，再运放负载能力允许的情况下使用阻值更小的电阻器可以将影响降低，但是应当注意的是-----使用阻值更小的电阻器将会使消耗功率增加，而消耗功率的增加又使得温度上升，温漂问题加重。
经过改进的电路如图2所示：
当然，你还可以使用单片集成差分放大器去替换后端的用精密运放和精密电阻器构建的差分放大电路，例如单位增益的AMP03。
其高共模抑制比(CMRR)：100 dB(典型值) 、低非线性度：0.001%(最大值) 、低失真：0.001%(典型值) 、总增益误差0.0080% 的性能是绝对优胜于分立器件构建的差分放大电路的。
然而成本是否增加很多我就不知道了，我不是采购不知道价格，哈哈。
图1
图2
但是图2所示电路在处理一些幅度更大的信号会出现“瓶颈”。
一般运放的摆幅在电源轨以应留有2V的余量。
以图2为例，电平平移以后输出0 ~10V，对于图2中±12V供电来说刚好可以满足，但是如果输入
信号幅度更大±7.5V呢？那么即使运放工作在±15V的推荐最大工作电压下也无法满足，为了输出不失真的信号运放就只能工作在±18V的极限电源电压下了。
那如果先电阻分压→再跟随→再作电平平移呢？不就可以很好解决么？我们看看下面的图三：
圖3
图3中电路只需改变R1 R2的比例就可以很容易使输出符合AD系统的输入围，并且由于先分压再作电平平移，因此输出的最大值就是AD系统允许的输入最大值，上述图2电路的“瓶颈”问题不再存在。
为了尽量减少对信号源的影响，R1 R2的值必须足够大，但是对于电压跟随器U2来说R1 R2的分压网络相当于一个阻等于R1//R2的信号源，因此U2的输入阻抗必须足够大。
对于图3，即使U2等效阻抗高达100M,也将带来1%的误差，因此R1 R2数量级的选择应该综合考虑信号源阻和电压跟随器的输入阻抗。
如果要求更精密的的分压和电平平移是否有更好的办法呢？我们都知道一个高开环增益，低失调电压的运放只要将输出完全反馈到反相端就可以构成电压跟随器；那如果将输出完全反馈到单位增益的仪表放大器反相输入端呢？-----那就是一个精密的二分压电路!!因为[(Vin+) – (Vin-)]*G = V out ，而此时Vin- = V out 、G=1 因此Vin+ = 2V out,即V out = 1/2(Vin+)。
并且由于失调误差也同时负反馈到反相端相减，因此仪表放大器的失调误差为原来的1/2。
对于±5平移到0~10V并且需要分压到0~5V的应用，图4的电路刚好能满足。
他在电平平移的同时实现了精密的二分压。
与图2、图3相比除了具有更高的精度之外，还具有更高的输入阻抗因此对信号源影响更小；在输出端无需经过电阻分压，因此没有电阻器的温漂影响精度的问题；在电平平移的同时实现精密二分压，因此在相同的电源电压下允许2倍于图2的信号输入幅度。
举个例子，图4允许±10V输入二分压并且
平移+5.0000V,使输出0~10V。
但是同样±12V供电的图2确做不到。
图4
图4所示电路缺点在于无法随意比例的进行分压，而只能是二分压。
如果输入端是±12V的信号，而AD 系统只能转换0~2.5V的电压，那么岂不是意味着要进行4次二分压!!!?那样似乎太恐怖了一点，事实没至于那么糟糕。
图5所示由两个仪表放大器组成的电路就可以将±12V的信号平移到0~2.4V,也就符合0~2.5V的
AD输入围。
首先U4的输出Va = [(Vin+) – (Vin-)]*G ，且Va = Vin- ，所以Va = (Vin+)*G/(1+G)
由图中可知，设置增益的电阻R7=6.175KΩ,因此G=(49.4/6.175)+1 =9 ,所以Va =(9/10)* (Vin+)
然后U5对Vin+与Va做减法，因此U5输出V out = (1/10)*(Vin+),再经过电平抬升成0~2.4V输出。
但是应该注意的是，当输入信号是快速变化的时候，由于a点波形的滞后，可能带来额外的相位误差。
图5的电路理论上也可以通过设置R7实现任意比例的分压，当然比起两个电阻的成本不知高了多少，也只有要求精度很高的时候才这么做，有条件的网友可以比较一下上面各个器件的价格，我也很有兴趣知道。