实用:PWM转4-20mA电路(智能仪表上的电路)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_43/ourdev_660769V152CI.GIF(原文件名:PWM 4-20mA.GIF) 昨天去买了一个智能表,拆了,研究了一下里面的模拟量(4-20mA)输出部分的电路。
请高手分析其原理:
1:下面的两个4148做什么用?
2:Q1三极管为什么是那样接?目的不就是让后面的MOS管完全导通或截至吗?
3:经我实测,PWM的频率是200HZ,占空比和输出电流(运放3脚电压)是线性关系吗?
4:R10为什么不是对地接? 坐等高手解答 回复【1楼】wangshiruyan
-----------------------------------------------------------------------
坐等高手解答 等待高手!!!! 等高手。 等待。。。 我测试过,这个输出电流很准的,千分之三的误差 4-20mark 这个电路有点问题,是不是没测好?当EL817导通时,16V的电压直接通过9014的基极到集电极再到地,这样9014会挂掉,不挂,16V的电压也被拉到地。这个电路没测好,LZ回去再好好测测。 两个4148是提高电压作用吧,U3运放的2.3脚输入是以两个4148的电压为基准的。 mark 我的理解:
1:下面的两个4148做什么用?
为运放提供输入的偏置电压,因为op07输入不能到地。
2:Q1三极管为什么是那样接?目的不就是让后面的MOS管完全导通或截至吗?
我认为绘图有误。要么Q1的c极应接电源;要么Q1的C、E搞反了(当然反着也能用)。
3:经我实测,PWM的频率是200HZ,占空比和输出电流(运放3脚电压)是线性关系吗?
我认为不是线性关系,因为充放电回路不同。
4:R10为什么不是对地接?
同原因1,实际相当于接到虚地。
另外我认为,EL817的开关速度对精度影响很大。
等着看结果。一般这种好像大家都看不懂的电路,才是真正的工业上的实用电路,而那种一看就能说出原理,写出公式来的,都是从教科书上来的,教授专家们用来讲课忽悠学生的,我是一般不敢用。 另外请问楼主,这个电源怎么是固定16V,工业应该是24V(有时高达36V)。 图中TL431的作用是? 等大家讨论完这个电路的原理后我会再上4-20mA转电压的原理图,我测过,也是非常准 MARK. 回复【12楼】lych9139
我的理解:
1:下面的两个4148做什么用?
为运放提供输入的偏置电压,因为op07输入不能到地。
------------------------------------------------------
我也是这样理解
-------------------------------------------------------
2:q1三极管为什么是那样接?目的不就是让后面的mos管完全导通或截至吗?
我认为绘图有误。要么q1的c极应接电源;要么q1的c、e搞反了(当然反着也能用)。
3:经我实测,pwm的频率是200hz,占空比和输出电流(运放3脚电压)是线性关系吗?
我认为不是线性关系,因为充放电回路不同。
------------------------------------------------
同意
------------------------------------------------
4:r10为什么不是对地接?
同原因1,实际相当于接到虚地。
-----------------------------------------------
分析的有道理
----------------------------------------
另外我认为,el817的开关速度对精度影响很大。
-----------------------------------------
频率不高,817可以担当
----------------------------------------------------------------------- 回复【12楼】lych9139
我的理解:
1:下面的两个4148做什么用?
为运放提供输入的偏置电压,因为op07输入不能到地。
------------------------------------------------------
我也是这样理解
-------------------------------------------------------
2:q1三极管为什么是那样接?目的不就是让后面的mos管完全导通或截至吗?
我认为绘图有误。要么q1的c极应接电源;要么q1的c、e搞反了(当然反着也能用)。
3:经我实测,pwm的频率是200hz,占空比和输出电流(运放3脚电压)是线性关系吗?
我认为不是线性关系,因为充放电回路不同。
------------------------------------------------
同意
------------------------------------------------
4:r10为什么不是对地接?
同原因1,实际相当于接到虚地。
-----------------------------------------------
分析的有道理
----------------------------------------
另外我认为,el817的开关速度对精度影响很大。
-----------------------------------------
频率不高,817可以担当
----------------------------------------------------------------------- TL431这么用,只能工作在较低的频率上。
Q1 那里肯定是画错了。。 回复【14楼】suncq
-----------------------------------------------------------------------
这个电压与输出的配接的4-20mA接受装置的输入阻抗有关系。
我买的这个仪表已经标识:接受装置的阻抗《=550欧
550欧*20mA=11V
16V足够了 回复【20楼】huayuliang 花生
tl431这么用,只能工作在较低的频率上。
q1 那里肯定是画错了。。
-----------------------------------------------------------------------
开始我也以为画错了,不过确实没画错。
还有一个可能,这个管子的型号错了,应该是PNP的
三极管上标的是J6 4-20mark mark 俺仿真了下。。。
R2 的阻值应该是6800吧?680的话,Q2栅极的波形不对。
修改下:
R2的阻值没错,Q1 应该是PNP管,发射极接地!
学习了。。发射极接地的方法要比集电极接地的方法好~ Q1没有弄错,反过来接,饱和导通电压降很小,可以到0.05V 学习了 回复【26楼】rlogin
-----------------------------------------------------------------------
俺已经仿真证实了,Q1应该是PNP管,发射极接地。 坐等 4-20mA转电压源的 三极管两种不同接法的仿真及波形。
注意看波形的下降沿。。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_43/ourdev_660852KD3JSV.png
(原文件名:2011-07-25 11 56 59.png)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_43/ourdev_660853J5I7QJ.png
(原文件名:2011-07-25 11 57 35.png)
200Hz 下,这个电路需要0.5s才能稳定。 等待转电压型
huayuliang 花生 大侠你用什么仿真软件,我用protues 和Multisim 11.0 仿真和实际都有很大出入 mark mark 回复【31楼】zhuyi25762
-----------------------------------------------------------------------
哈哈,micro-cap 9.0,很好用。。。俺在仿真版块上传过。
刚做了动态直流分析,这个电路很不错。频率可以到1kHz,恒流源部分变动在0.05mA,已经能满足要求了。
100ohm负载下,50%占空比时输出49.887mA,不过负载范围不大,小于230ohm。
似乎还有个缺陷,输出的电流有纹波。这也是俺以前没注意的。看来滤波电路得处理下。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_43/ourdev_660876DW2M3X.png
(原文件名:2011-07-25 12 44 06.png) mark MARK 回复【30楼】huayuliang花生
-----------------------------------------------------------------------
你的光耦接法与lz图不同,因此波形好坏一说不能成立。 mark。 回复【26楼】rlogin
-----------------------------------------------------------------------
我赞同 回复【37楼】lych9139
-----------------------------------------------------------------------
暴汗。。。画错了!!!
俺最近真..........
多谢了。。
不过发现如果按原图的接法。。反而不好,俺再看看。 mark 几个很重要问题,占空比和输出电流是线性吗?
1:若不是,如何补偿?
2:0-1000对应输出的电流都很准,怎么做到的?PWM占空比的分辨率至少1024吧? 奥,忘了告诉大家了,图上所有电容参数都是我随手写的,还没测,过会想办法测测!! 回复【30楼】huayuliang 花生
三极管两种不同接法的仿真及波形。
注意看波形的下降沿。。
(原文件名:2011-07-25 11 56 59.png)
引用图片
(原文件名:2011-07-25 11 57 35.png)
<center><a class=tt16 onclick="fnquickimagequote(this,'fil......
-----------------------------------------------------------------------
可以给个破_解版下载的连接吗?谢谢了 Mark mark~ 回复【44楼】wangshiruyan
-----------------------------------------------------------------------
仿真版块里有。。。。。。。。。。 回复【25楼】huayuliang 花生
俺仿真了下。。。
r2 的阻值应该是6800吧?680的话,q2栅极的波形不对。
修改下:
r2的阻值没错,q1 应该是pnp管,发射极接地!
学习了。。发射极接地的方法要比集电极接地的方法好~
-----------------------------------------------------------------------
电阻上标识:681 关于Q1是PNP还是NPN,我认为没有必要争论。
楼主用万用表量量就知道了。 回复【49楼】lych9139
关于q1是pnp还是npn,我认为没有必要争论。
楼主用万用表量量就知道了。
-----------------------------------------------------------------------
昨晚就测了,是NPN的,标识:J6 这就对了。
关于Q1和R2:
R2为680欧姆,电压为16V,计算下光耦导通电流达20多mA。考虑到光耦的驱动能力和电流传输比,实际输出的电流肯定达不到这么大。那么R2上的电压也就不会达到16V。实际上R2的电压也不可能达到16V,因为它等于Q2的发射极电压,即光耦的输出电流大部分都变成了Q1的Ib。因此,没有R2电路也能工作。R2为Icb0提供了泄放通道。
如果Q1为PNP管,电路将不能正常工作。 学习了 很高深啊,不懂。 mark 这个电路用了mos管,最后恒流源可能振荡,没看到外加的超前补偿 也关注下模电,留个记号 mark 回复【55楼】albert_w
这个电路用了mos管,最后恒流源可能振荡,没看到外加的超前补偿
-----------------------------------------------------------------------
我看见板子上有2个件没焊,能说一下补偿的方式吗? 回复【51楼】lych9139
-----------------------------------------------------------------------
PNP 也能工作。。 Q1为PNP才行得通,利用BC间的二极管,
至于花生仿真出来的图,用BC的二极管与用BE的二极管差异为啥这么大要分析下,暂时我也没办法解释。。。 一般三极管当做二极管用有很好的频率特性,一般用BC之间的二极管,曾在高频毫伏表里看到检波用的二极管就是用的三极管的BC极来用的 所以,R2为680欧,这样通过它上面的电流形成的压降差不多为一个二极管的压降,所以Q2不导通 假如光耦导通,Q1岂不洗白 图挂了 就是反相输入和输出之间加入一个电容 图纸看不清楚,先mark mark too... 楼上的这个PWM图我也拆过,的确Q1是npn的,这种PWM转DA大约有0.2﹪的非线性度 先记号以前做过一个 很复杂这个电路简单 mark 回复【68楼】zhangjinxing
楼上的这个pwm图我也拆过,的确q1是npn的,这种pwm转da大约有0.2﹪的非线性度
-----------------------------------------------------------------------
是的 那位能否分析总结一下这个电路:PWM占空比与输出电流之间的关系?
最好能分析出一个公式,我有硬件,可以测试一下。
理论是要服务实践的。 汗,占空比就能得到滤波后的平均电压,这个电压除以取样电阻就是你的电流 非线性误差主要受波形边沿速度影响吧,后面rc实际就是积分电路。 回复【73楼】xml2028 收音机
汗,占空比就能得到滤波后的平均电压,这个电压除以取样电阻就是你的电流
-----------------------------------------------------------------------
假若我的占空比(高电平时间)是X 输出电流是Iout
Iout=(X*2.5V)/50欧
是这样一个关系吗? 把图转换并简化一下,就很清晰了,其实就是一个简单的恒流源。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_43/ourdev_661136AAF8O0.JPG
(原文件名:PWM2CUR.JPG) 回复【76楼】dreampet 原野
把图转换并简化一下,就很清晰了,其实就是一个简单的恒流源。
(原文件名:pwm2cur.jpg)
引用图片
-----------------------------------------------------------------------
TL431在此电路中起什么作用? 回复【77楼】wangshiruyan
回复【76楼】dreampet 原野
把图转换并简化一下,就很清晰了,其实就是一个简单的恒流源。
(原文件名:pwm2cur.jpg)
<a class=tt16 onclick="fnquickimagequote(this,'files_43/ourdev_661136aaf8o0.jpg','原文件名:pwm2cur.jpg')" href="###">引用图片
-----------------------------------------------------------------------
tl431在此电路中起什么作用?
-----------------------------------------------------------------------
让方波(矩形波?)上下沿之间是精确的恒定电压,否则上沿是vcc,滤波出来就不稳定了. ---就是对基准用PWM的办法调制获得需要的电压. 高精度基准都有这么干的,so,这个办法还是不错的 回复【76楼】dreampet原野
-----------------------------------------------------------------------
你这个头像,俺也有。 MARK 假若我的占空比(高电平时间)是X 输出电流是Iout
Iout=(X*2.5V)/50欧
是这样一个关系吗?
我要做到千分之三的误差之内,PWM的分辨率要多少呢? mark 怎么没有下文了 LZ图上的电容值测了吗 用这个电路可以省掉负电源~~~~用的是非轨到轨运放的话。 点击此处下载 ourdev_663117F2NJCP.pdf(文件大小:232K) (原文件名:PWM 4-20mA.pdf) 实测电路元件参数 87楼 mark! 回复【88楼】wangshiruyan
-----------------------------------------------------------------------
根据最新的参数用multisim 11仿真,发现该电路非线性,占空比从1%--50%输出电流基本不变。另发现MOS管的选型对电流的输出变化影响也很大。用BSS129最大输出可达23mA,换成BSS135最大只可输出1mA。
还没来得及搭实际电路,不知道是仿真的问题还是实际电路的问题。
最新参考值multisim仿真ourdev_663414UZCFD1.rar(文件大小:585K) (原文件名:PWM转4_20mA.rar) 回复【90楼】zhtank
回复【88楼】wangshiruyan
-----------------------------------------------------------------------
根据最新的参数用multisim 11仿真,发现该电路非线性,占空比从1%--50%输出电流基本不变。另发现mos管的选型对电流的输出变化影响也很大。用bss129最大输出可达23ma,换成bss135最大只可输出1ma。
还没来得及搭实际电路,不知道是仿真的问题还是实际电路的问题。
最新参考值multisim仿真 (原文件名:pwm转4_20ma.rar)
-----------------------------------------------------------------------
自己动手仿真是个好习惯, 但也要动脑啊,分割一下问题,是不是PWM没有送到431上面去? 前面这个NPN本身有争议,你可以实验确定到底什么管子,怎么接.
把各点的PWM弄出来,RC后面的电压弄出来. 回复【91楼】albert_w
回复【90楼】zhtank
回复【88楼】wangshiruyan
-----------------------------------------------------------------------
根据最新的参数用multisim 11仿真,发现该电路非线性,占空比从1%--50%输出电流基本不变。另发现mos管的选型对电流的输出变化影响也很大。用bss129最大输出可达23ma,换成bss135最大只可输出1ma。
还没来得及搭实际电路,不知道是仿真的问题还是实际电路的问题。
最新参考值multisim仿真 (原文件名:pwm转4_20ma.rar)
-----------------------------------------------------------------------
自己动手仿......
-----------------------------------------------------------------------
有道理。
仿真得来终觉浅,觉知此事须实践。 mark 学习了。 这个不好用,我有更好的。呵呵。 mark! 回复【93楼】zkcheng606
-----------------------------------------------------------------------
这个不好用,我有更好的。呵呵。
---------------------------------
何不大家分享分享 回复【96楼】ranqling
回复【93楼】zkcheng606
-----------------------------------------------------------------------
这个不好用,我有更好的。呵呵。
---------------------------------
何不大家分享分享
-----------------------------------------------------------------------
同意 不知最后确定的电路是怎样的
关注 PWM信号直接给运放不就行么 回复【94楼】wwwjjjwww
-----------------------------------------------------------------------
怎么光说不练啊!还是要付费? 产品上用的,不能公开呀,不过这个确实有问题,两个沿不对称,导致非线性不好。
页:
[1]
2