精密夹具保护数据记录器

文章作者：杰瑞·斯蒂尔

该电路诞生于这样一种应用，即在2.5 V电源(实际上是参考电源)上工作时，需要将输入信号精确箝位到小于2.5 V，最大输出为4ma。由于信号的动态范围是0到2.5 V，用一个简单的二极管或齐纳钳住它会占用太多的信号范围。此外，信号需要一个钳制电压，比任何一个设备都能提供更精确的调节。

此解决方案（请参见图1)基于能够在2.5 V下工作的轨对轨运算放大器，但即使如此，在其0至2.5 V范围中心附近操作放大器的输入和输出节点也能提供最佳线性度。

图1钳位电路，用于在2.5伏电源上工作时精确钳位2.5伏输出。

为了实现这一点，参考电压通过分压器R3/R4减半，并应用于非反相输入。感测电压也通过R5/R6形成的分压器减半，并应用于逆变输入。

最后，如果电平试图超过2.5 V，则放大器输出中的D5仅允许放大器接收来自输出节点的电压。使用四个相同值的电阻器使实现精度变得容易，因为精确比率匹配电阻器网络随时可用。

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R2作为放大器输出箝位动作的串联电阻，R2的值可以根据应用而变化很大，但考虑到这里使用的OPA333运算放大器（U2）被指定为5Ma的输出电流最大值。

该箝位的实施示例显示了最初为其创建的交流电压测量电路(图2).

图2箝位电路与交流电压测量电路一起显示。

交流电压测量电路为最大输入额定电压为2.5 V的记录器供电。记录器还提供2.5 V参考输出。挑战在于记录器输入不得超过2.5 V。该电平由围绕OPA333运算放大器U2形成的电路钳制。

电容衰减器和整流器网络用于测量240 VAC线路，预期输出为2 VDC，240 VAC输入。图3描述了交流输入端5 kV瞬态的模拟。

图3图2交流测量电路输入端的交流输入5000 V瞬态模拟。

结论

该电路的简单性、性能和低实现成本使其非常适合我的应用，这应使其成为其他需要快速、精确且价格合理的过压保护的数据采集和传感应用的良好解决方案。

这篇文章最初发表在埃德恩.