電壓采集采樣電路設計

電壓的采集是我們進行電路設計常常用到的，具體的采集類型上又分為直流采集和交流采集，將源電壓通過一系列的電路設計，最終通過AD（數模轉換芯片或單片機內部AD）讀入MCU，并執行相應的決策，是我們大多設計的要求。

下文將通過具體的實例介紹如何設計合適的電壓采集電路。

直流電壓采集

要求：采集一個輸出范圍為20V-28V的Uo電壓信號到0-3.3V的AD。

設計思路：將20v到28v中的8v壓差全部映射到0-3.3v的范圍內，才內能更好地利用AD模塊，所以首先將Uo與20V做差分，將電壓抬低到0-8v（注：有時礙于儀放信號輸入電壓的范圍較小會先分壓再抬低見形式二），然后通過電阻分壓將8v映射到3.3v的范圍內。

形式一：

1、利用現有的電壓產生20v的基準電壓

2、通過儀放將Uo與20v差分（注：826的REF引腳為輸出基準）

3、分壓及輸出阻抗匹配（電壓跟隨器）

4、輸出鉗位保護

形式二：

1、將Uo分壓7倍，即將0-28v映射到0-4v，同理將20v也分壓7倍即要產生2.857v的電壓基準

2、差分并放大2.887倍及鉗位電路（計算方法：3.3/（4-2.857），差放直接輸入給AD不需要阻抗匹配）

交流電壓采集

要求：采集單相正弦交流電的有效值范圍為（0-24v）

設計思路：通過電壓互感器將電壓讀取到，并放縮到合適的范圍內，輸入給有效值檢測芯片，再將有效值檢測芯片的輸出給AD

1、電壓互感器讀取

2、有效值檢測芯片及保護電路

總結：不論電路設計得多么精確，誤差總會是有的，所以在電路的設計基礎上，再通過MATLAB將數據進行擬合，才能將誤差進一步的消除。