交流电压、电流采样处理电路

目标处理电压：

采集处理电压，比如在系统中像母线电压的采集处理，还有像交流电压的采集处理等。

图1

差分同相/反相分压电阻：为了得到适合运放处理的电压，需要将高压信号进行分压处理，如图1中V1与V2两端的电压经过分压处理，最终得到适合运放处理的电压Vin+与Vin-。

差分放大电路

反馈，对于运算放大电路来说，运放工作在线性区，所以这里一定是负反馈，没有反馈（开环）或者是正反馈，那是比较器电路而不是放大电路，这时候运放工作在饱和区或称为非线性工作区，正因为饱和，输出才是电源电压的幅值。

图2

图2是一种带正反馈的运放电路，这里就不能叫运算放大电路了，因为运放的开环放大倍数理想是无限大，当然实际中不可能无限大，所以如下结构是迟滞电压比较器，运放工作在非线性区或饱和区。

计算Vin+和Vin-的值

如图1所示，首先，运放的同相端5引脚和反相端6引脚，利用"虚短"得到，其中系数6是指6个100k的电阻，方便简化式子：

通过分压关系得到Vin+

再次通过分压关系得到Vin-：

简单方法计算：

利用运放的虚短特点，可将电路等效为如图3所示：

图3

得到差分电压输入值是0.84V。

计算公式推导，依旧遵循运放的虚短和虚断特性，当R56=R40，R47=R55时，差分计算可以简化为：

放大电路的"偏移计算"

为什么要对输出电压进行偏移？

这是因为当采集负值时，我们的采样芯片和MCU几乎都不支持负值采样的时候，你就必须进行偏移，使得输出总是为正值。

偏移电路，如图4，在原来同相端电阻接地GND的地方，我们接一个电压值，通常也称为偏移电压。那么最终表达式是什么？

图4

通过叠加定理最终得到：

这里公式的成立，保证R64=R72，R73=R57，那么最终得到偏移公式是在原来基础上加个电压偏移量2.5V_Ref：

只要根据实际应用选择合适的偏移量，输出总会为一个正值。

图5

比如，图9电路，输入电压变为-100V，那么最终输出电压就为：

这样就将负电压偏移为正电压，处理器符合处理器处理要求了，偏移电路在采集如交流电、以及存在负直流电压的控制电路中广泛使用。