好的!这里给你整理一份关于 正负电压测量电路、双极性电压测量电路、绝对值电路、加法器 的保姆级讲解与仿真实测指导,结合电路四库全书的知识体系,方便你全面掌握这些基础且实用的模拟电路。


电路四库全书系列:正负电压测量与相关电路保姆级讲解及仿真实测


1. 正负电压测量电路简介

  • 该电路能够测量交流信号或双极性直流电压,输出与输入电压正负极性对应的电压信号。
  • 通常使用运算放大器(OP Amp)实现。
  • 应用包括多用表、电压监控系统等。

2. 双极性电压测量电路

2.1 基本原理

  • 通过对输入信号进行偏置处理,使负电压转换为可测范围内的正电压。
  • 典型设计:输入信号加上一个直流偏置电压,保证输入端电压始终为正。

2.2 电路示意

 Vin ---|----[R1]----+-----> To ADC input
                 |
                R2
                 |
               Vref (偏置电压)
  • R1、R2 分压形成加偏置。
  • Vref 通常为稳定的正电压(如 2.5V),使输入负电压转为正电压。

3. 绝对值电路(全波整流电路)

3.1 作用

  • 将输入的任意正负电压转换成对应的正电压输出。
  • 用于测量信号幅值,不关心信号极性。

3.2 常用结构

  • 运算放大器全波整流电路,使用精密整流电路设计。
  • 解决普通二极管整流的电压降问题,提高测量精度。

3.3 基本电路原理图

  • 两个运放配合两个二极管,分别处理正负半周电压。
  • 输出端得到输入电压的绝对值。

4. 加法器电路

4.1 作用

  • 将多个电压信号按比例加权合成一个输出。
  • 常用于信号叠加、偏置叠加。

4.2 经典运算放大器加法器结构

      Rf
Vin1---/\/\----+
               |---+--- Vout
Vin2---/\/\----+   |
                   |
                  OP Amp
  • 通过调节输入电阻,实现不同权重的加法。
  • 输出电压为: Vout=−Rf(Vin1R1+Vin2R2+⋯ )V_{out} = -R_f \left(\frac{V_{in1}}{R_1} + \frac{V_{in2}}{R_2} + \cdots \right)
  • 通过反相或者非反相结构,可以实现正负系数加法。

5. 仿真实测步骤

5.1 软件选择

  • 推荐使用 Multisim、Proteus、LTspice 等仿真软件。
  • 电路四库全书中均有仿真案例和元件库支持。

5.2 仿真流程

  1. 搭建电路
    按照上述电路原理搭建图纸。
  2. 参数设置
    设定电阻、电源、输入信号(正负交替的正弦波、方波等)。
  3. 仿真运行
    观察输入与输出波形,验证电路功能。
  4. 调试优化
    根据输出结果,调整参数,提高精度和稳定性。

5.3 注意事项

  • 运放选择应满足带宽、输入偏置电流及电压摆幅需求。
  • 电源电压须符合电路要求,尤其是双极性运放电源。
  • 精密整流电路中,二极管型号和参数影响性能。

6. 参考资料

  • 《电路四库全书》模拟电路部分
  • 运算放大器应用手册
  • LTspice仿真教程与实例
  • 相关电子工程论坛与社区分享