运放恒流电路求解

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-28 13:12:39

最近内阻测量又火起来了，想起来以前就没搞明白的一个电路，请教大神帮忙分析分析呗@qrut

原理：由M8产生1KHz方波，由放大器产生10mA 1KHz交变恒流输出源，经过测试电阻后，产生交变电压信号经过250倍放大，再由M8的快速同步相移ADC检出值。

主要是LM358的U1A交变恒流部分，是怎么实现恒流的，仿真测试了一下，出来的波形看着还是一头雾水

VA点波形

VB

VC

VD

VE

VE 1秒波形

VF

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-28 13:14:39

还有D1 D2 C1在这里有什么用呢

heju · 发表于 2023-3-28 13:45:58

这个电路主要功能是1KHz方波的放大吧，D1 D2是运放输出电压的钳位作用，C1是输入信号的落地电容。

szset99 · 发表于 2023-3-28 14:15:42

飞向狙沙发表于 2023-3-28 13:14
还有D1 D2 C1在这里有什么用呢

你这电路和恒流没有一点关系，除了有个运放。你这电路和恒流没有一点关系，除了有个运放。你这电路和恒流没有一点关系，除了有个运放。

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-28 14:24:18

heju 发表于 2023-3-28 13:45
这个电路主要功能是1KHz方波的放大吧，D1 D2是运放输出电压的钳位作用，C1是输入信号的落地电容。 ...

这里主要是扩流或者说恒流源吧，方波信号本身就是5V的，358也不是规到轨，输出电压最大也就3.6V了吧

D1D2也考虑过钳位保护，但是358最高输出都不到5V，也没有意义呀，或者是为了防止Rx端过来的高压？

C1这个还是不太明白，C1一直在充电，上方电压一直在升高，运放的反馈比例不就会一直在变化么

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-28 14:30:32

szset99 发表于 2023-3-28 14:15
你这电路和恒流没有一点关系，除了有个运放。你这电路和恒流没有一点关系，除了有个运放。你这电路和恒流 ...

以我的小学生水平我是没看出来咋恒流，但是作者的描述这里就是实现恒流的

交流内阻测试仪|实用单片机|

szset99 · 发表于 2023-3-28 14:47:55

飞向狙沙发表于 2023-3-28 14:30
以我的小学生水平我是没看出来咋恒流，但是作者的描述这里就是实现恒流的
交流内阻测试仪|实用单片 ...

电子负载的原理不太清楚，请大神不吝赐教 ... 你可以去看看这个帖子里面就是恒流源电路

qrut · 发表于 2023-3-28 15:01:37

r7为电流取样电阻，当ua1同相输入端输入瞬时电压不变的情况下，负载电阻变小输出电流变大则r7左侧电位被拉低下降，反馈到ua1同相输入端使输入电压下降则输出电压下降，也就是r7右侧电压下降，则r7两端电压都下降保持电流不变，反之负载电阻变大输出电流变小则r7左侧电压升高，反馈到同相输入端则输出电压抬升，r7两端电压都抬升因此也保持电流不变。输出电流等于输入电压/r7，二极管是输出钳位，接地电容是隔直电容，去除直流分量。这个电路并不是比较器，想恒流必须保证交流输入电压恒定，且输入需要隔直～

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-28 16:19:00

qrut 发表于 2023-3-28 15:01
r7为电流取样电阻，当ua1同相输入端输入瞬时电压不变的情况下，负载电阻变小输出电流变大则r7左侧电位被拉 ...

R7作为电流取样电阻那我感觉我就能理解了，但是我算的电流值是Ir7=(输入电压-VF)/(5*r7)，不知道哪里算错了(基础不牢，无脑计算)

另外原贴描述这里恒流值是10mA，如果是输入电压/R7=5/50=100mA,358应该输出不了这么大的电流吧

C1隔直这个还有点想不通，我再头脑风暴一会

邓穿石 · 发表于 2023-3-28 18:56:43

本帖最后由邓穿石于 2023-3-28 19:22 编辑

1.D1D2是测量电池时候电池对电容的充电电流通路，让其高于5V时给电源充电低于0V通过D2放电。
2.测量接通电路稳定后，电容的电压必然趋于中点电压，然后考虑交流计算最好吧输入的5V方波当成+-2.5V,然后C1的正脚和C3的负脚当做0点位。这样看吧假装是+-2.5的电源。
3.VB输入电压是R4R5对PWM的分压加输出部分R1R7的分压，口算一下输入2.5V分压后2.5/6=0.416？再加VD。。
4.负反馈要求VA=0.416，输出就要0.416*10/12=0.5再加VD，和上面的VD是共用的可以都省去。所以输出电流是0.5/50=0.01安
先想到这里，欢迎大家一起探讨，粗略的想法可能有错大家指出来

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-28 22:31:14

邓穿石发表于 2023-3-28 18:56
1.D1D2是测量电池时候电池对电容的充电电流通路，让其高于5V时给电源充电低于0V通过D2放电。
2.测量接通电 ...

1.我的理解是防止接测量电池的瞬间形成过高电压损坏358，电路稳定后c2c3形成电荷泵，VE点是正负对称的交流，测量电池已经对D1D2不影响了
2.这个是我之前理解错了，重新仿真后VF确实在1s之后稳定在2.5V了，所以研究正式工作条件也该在VF稳定以后才有效，1s之前属于无效阶段了，最终恒流值确实是10mA，这样的话算了下我上边推导的结果倒是数值上也成立

qrut · 发表于 2023-3-28 22:37:06

飞向狙沙发表于 2023-3-28 16:19
R7作为电流取样电阻那我感觉我就能理解了，但是我算的电流值是Ir7=(输入电压-VF)/(5*r7)，不知道 ...

c1是ua1反向放大器负反馈接地电容和c6一样，对于交流来说就可以认为直接接地。关于输出电流我没太仔细看取值如果r2 r3 r4 r5都相等那输出恒流值就是upwm/r7，按照你提供的电路图恒流值大概0.25倍upwm/r7。这个电路利用放大器在线性放大区的简易恒流特性为基础，运放输出电流非常有限，计算公式只是理论计算方法，实际还要看运放的输出能力，这个电路极限也就10ma左右，大了运放拖不动，所以取值要10ma以内为好，输入电压峰值要控制在远小于5v，大概2v输入时恒流值为10ma～

飞向狙沙 · 发表于 2023-3-29 00:01:12

qrut 发表于 2023-3-28 22:37
c1是ua1反向放大器负反馈接地电容和c6一样，对于交流来说就可以认为直接接地。关于输出电流我没太仔细看 ...

结合10楼的回复2我想我应该理解了你的意思，你说的交流并不是指的这里的0-5V的PWM信号，而是这类电路中的正负电压对称的常规交流信号，结合这个电路理解时应该像10楼说的把PWM中点2.5V视为0点来考虑，0-5V的PWM信号就成了-2.5-2.5V的交流信号，c1对于交流短路，c1电压为0，同样的最后说的输入电压峰值要控制在远小于5v，大概2v输入时恒流值为10ma这里也是以PWM中间点为参考的交流信号而言

qrut · 发表于 2023-3-29 00:50:41

飞向狙沙发表于 2023-3-29 00:01
结合10楼的回复2我想我应该理解了你的意思，你说的交流并不是指的这里的0-5V的PWM信号，而是这类电路中的 ...

嗯单电源放大器为了最大的动态范围一般需要将偏置架到2分之1vcc，一般同相放大用两个电阻分压取得2分之1vcc，反向输入端对地反馈电阻接一颗电容，这样对交流来说相当于短路，基本不影响电路增益，对直流来说提供虚地参考点把反向输入端接地电阻电位提升使放大器维持在2分之1vcc参考点上。占空比5vcmos波换算成平均值就是2.5v，高电平50%，低电平50%，高电平5v，低电平0v，（5+0）/2 =2.5,同理 5v单极方波以参考点2.5v拦腰截断，以2.5v为基线零电位时就是正2.5,负2.5变成双极方波～

xixia001 · 发表于 2023-3-29 12:37:38

本帖最后由 xixia001 于 2023-3-29 13:33 编辑

要输出10毫安的交流电流，需要输入端提供0-5伏的矩形脉冲
输出脉冲电流=输入脉冲电压*R3/R2/R7=5*20/100/50=20毫安。
经过电容隔断直流后，变成输出10毫安的交流电流
运放要用轨到轨的，不然输出电流达不到10毫安
/===========编辑一下=====================
搞错了，不需要轨到轨。