我有一个操纵杆,可以输出 1.5V 到 3.5V 之间的模拟电压。
我想转换这个电压范围来控制一个电机控制器,该控制器采用 0V 和 5V 之间的模拟电压。
如何正确电平转换和放大?
我有一个操纵杆,可以输出 1.5V 到 3.5V 之间的模拟电压。
我想转换这个电压范围来控制一个电机控制器,该控制器采用 0V 和 5V 之间的模拟电压。
如何正确电平转换和放大?
您想要一个以 2.5 V 为中心的简单增益 5/2 = 2.5。假设您有 5 V 电源可用,这很容易,例如来自电机控制器:
这需要是一个可以从 5 V 电源运行的轨到轨输出运算放大器,例如 MCP6041 和许多其他。R1 和 R2 形成一个分压器,使输入信号在 2.5 V 附近被放大。C2 对来自 5V 电源的噪声的衰减甚至比 DC 更大,以产生安静和平滑的 DC 电平。运算放大器采用经典的正增益配置,由 R4 和 R3 设置增益。由 R1 和 R2 产生的 2.5 V 源的阻抗有效地添加到 R3 以实现增益,但 1.2 kΩ 对 100 kΩ 的贡献很小。增益将略低于 2.5。
仅使用一个运算放大器就可以做到这一点。您要做的是电平转换和放大。我们过去一直在做这些。它们在机器人中很有用,您的传感器具有较小的模拟电压输出范围,并且您希望扩大电压摆幅,以便从 ADC 获得最大分辨率。
我们通常会使它们具有可变的偏移和增益,以便我们可以针对机器人上的每个传感器调整它们。
设置正确后,您始终可以测量电位器的电阻,并改用固定值电阻器。
或者您可以直接计算值:
有一个在线计算器可以帮助您计算电阻值。
与 Cybergibbons 所说的相反,它是非常简单的模拟电子设备。但是您必须指定您打算为电路使用的电源。
您需要一个将共模信号 (1.5 V) 降至 0 的电路,并将 5/2 = 2.5 的增益应用于其余部分。您可以使用基于运算放大器的电平转换器轻松做到这一点,并获得一些增益。
一个解决方案是使用一个参考电压为 1.5 V 的模拟减法器,一个更简单的解决方案是在正确的位置使用一个参考电压的同相放大器。
该电路将完成这项工作:
Opamp 只是模拟器中的默认设置,您可能需要另一个,具体取决于供应情况。
它是一个非反相放大器,增益由\$ \dfrac{R_1 + R_2}{R_1} \$ 给出,参考电压使电压发生偏移。