如何实现基于运放的5V转3.3V精密电源转换器电路设计
发布时间:2020-01-10
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如何实现基于运放的5V转3.3V精密电源转换器电路设计
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在将 5V 信号传送给 3.3V  系统时,有时可以将衰减用作增益。如果期望的信号小于 5V,那么把信号直接送入 3.3V ADC 将产生较大的转换值。当信号接近 5V  时就会出现危险。所以,需要控制电压越限的方法,同时不影响正常范围中的电压。这里将讨论三种实现方法。
1. 使用二极管,钳位过电压至 3.3V 供电系统。
2. 使用齐纳二极管,把电压钳位至任何期望的电压限。
3. 使用带二极管的运算放大器,进行精确钳位。
进行过电压钳位的最简单的方法,与将 5V 数字信号连接至 3.3V  数字信号的简单方法完全相同。使用电阻和二极管,使过量电流流入 3.3V 电源。选用的电阻值必须能够保护二极管和 3.3V  电源,同时还不会对模拟性能造成负面影响。如果 3.3V 电源的阻抗太低,那么这种类型的钳位可能致使3.3V 电源电压上升。即使 3.3V  电源有很好的低阻抗,当二极管导通时,以及在频率足够高的情况下,当二极管没有导通时 (由于有跨越二极管的寄生电容),此类钳位都将使输入信号向  3.3V 电源施加噪声。

为了防止输入信号对电源造成影响,或者为了使输入应对较大的瞬态电流时更为从容,对前述方法稍加变化,改用齐纳二极管。齐纳二极管的速度通常要比第一个电路中所使用的快速信号二极管慢。不过,齐纳钳位一般来说更为结实,钳位时不依赖于电源的特性参数。钳位的大小取决于流经二极管的电流。这由 R1 的值决定。如果 VIN 源的输出阻抗足够大的话,也可不需要 R1。

如果需要不依赖于电源的更为精确的过电压钳位,可以使用运放来得到精密二极管。电路如图3所示。运放补偿了二极管的正向压降,使得电压正好被钳位在运放的同相输入端电源电压上。如果运放是轨到轨的话,可以用 3.3V 供电。

由于钳位是通过运放来进行的,不会影响到电源。
运放不能改善低电压电路中出现的阻抗,阻抗仍为R1 加上源电路阻抗。

 

 

文章来源于网络

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