模拟电压电平转换（电平转换）

我有一个操纵杆，可以输出1.5V至3.5V之间的模拟电压。

我想转换此电压范围以控制采用0V至5V模拟电压的电动机控制器。

如何进行电平转换和正确放大？

— 杰芬威克
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没有中介微控制器吗？如果是这样，请使用ADC。

— sptrks 2012年

我认为您可能想详细说明您想在这里做什么。您是否正在尝试将模拟电压从1.5V-3.5V缩放到0V-5V？您是否正在尝试将模拟电压转换为某些数字输出？

— bjthom 2012年

升压转换器可以帮助您从3.5 V，最高将5 V，而不是从1.5伏特下降至0 V.它的收益总是大于或等于1

— Telaclavo

@Telaclavo升压是没有用在这里，因为它是用于供电，但我们假设他有更大的供给不是3.5V

— clabacchio

我们知道那是模拟电压。您的供应量是多少？

— clabacchio

Answers:

您希望以2.5 V为中心的5/2 = 2.5的简单增益。这很容易，假设您有5 V电源可用，例如来自电机控制器：

就像MCP6041和许多其他器件一样，它需要采用5 V电源供电的轨到轨输出运算放大器。R1和R2形成一个分压器，以使2.5V电压放大，输入信号将围绕该电压放大。C2对5V电源产生的噪声的衰减甚至比对DC的衰减更大，从而实现了安静，平滑的DC水平。运算放大器采用经典的正增益配置，其中R4和R3设置增益。R1和R2产生的2.5 V电源的阻抗有效地增加了R3的增益，但这对100kΩ的贡献仅为1.2kΩ。增益将略小于2.5。

— 奥林·拉斯罗普（Olin Lathrop）
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+1。更准确地说，轨到轨输出（此处无需轨到轨输入）

— Jason S

@Jason-固定。

— Olin Lathrop 2012年

您如何选择R1和R2的值？

— abdullah kahraman 2012年

@abdullah：由于电源为5 V，而要使电压为2.5 V，因此一个约束是R1 = R2。另一个选择是2.5 V电源的阻抗应为R1 // R2。越低越好，但是越低意味着电流越大。我觉得100 kOhm大约和我想使用R3来降低杂散噪声的要求一样高。相对于此而言，1.2 kOhms的阻抗似乎足够低，并且从5V电源汲取大约1 mA的电流，这听起来是合理的。

— 奥林·拉斯罗普

@jfenwick：如果您没有正确定义诸如“广告”之类的字词，我无法告诉您这些方程式的含义。同样，您似乎可能已经错过了在该电路中设置增益的负反馈这一事实。运算放大器的开环增益是如此之大，以至于与闭环电路的增益无关。我看不到任何地方都有5V和GND在一起。您将必须更加具体，减少挥手。

— Olin Lathrop'4

只有一个运放才有可能。您要尝试的是电平转换和放大。我们过去经常做这些。它们在机器人的模拟电压输出范围较小的传感器中很有用，并且您希望扩大电压摆幅，以便从ADC获得最大分辨率。

通常，我们会使用可变的偏移量和增益来对它们进行调整，以便针对机器人上的每个传感器对其进行调整。

运算放大器可变电平转换和放大

正确设置后，您始终可以测量电位计的电阻，而改用固定值电阻器。

或者，您可以直接计算值：

运算放大器的电平转换和放大

有一个在线计算器可以帮助您确定电阻值。

— 火箭磁铁
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正确，但是他需要提供电源电压

— clabacchio

@clabacchio-是的。但是我认为我们可以假设有5v可用。

— Rocketmagnet 2012年

请注意，这会反转。如果操纵杆必须与直观方向相反地移动以提高电动机速度，则这可能是用户界面中的问题。

— Olin Lathrop'4

感谢您指出这称为电平转换。

— jfenwick 2012年

与Cybergibbons所说的相反，它是非常简单的模拟电子产品。但是您必须指定要用于电路的电源。

您需要一个将共模信号（1.5 V）降低到0的电路，并对其余部分施加5/2 = 2.5的增益。您可以轻松地使用基于运算放大器的电平转换器来获得一些增益。

一种解决方案是使用基准电压为1.5 V的模拟减法器，甚至更简单的解决方案是将基准放置在正确位置的同相放大器。

该电路将完成以下工作：

在此处输入图片说明

_{^{运算放大器只是模拟器中的默认设置，根据供应情况，您可能还需要另一个。}}

这是一个同相放大器，其增益由，参考电压使电压发生偏移。 $\dfrac{R_1 + R_2}{R_2}$

— 克拉巴乔
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如果您仅绘制原理图，这很简单-复杂性是信号必须从0-5V变为信号输入，并且它是电动机控制器的输入。0.05V不会削减它-因此它需要一个分离的电源运算放大器。这意味着您需要提供分开的电源，这需要大量的额外工作。

— Cybergibbons 2012年

@Cybergibbons没有那么多，这取决于他的能力。而且，如果使用轨到轨运算放大器，他也可以在没有它的情况下完成这项工作。

— clabacchio

可能吧我被告知，出于某些原因，依赖于轨到轨的性能对于控制来说有点不行。首先，轨到轨绝不是真正的轨到轨-最佳性能的运算放大器达到10mV左右，这可能会引起问题。其次，它们在那个区域不是那么线性。第三，如果您加载输出，则轨到轨性能会变得更差（电机控件可能会加载输出-我们不知道）。当然，如果电动机控制器有死区，也没关系。

— Cybergibbons 2012年

@Cybergibbons很好，关于性能下降，您可能是正确的（我不知道），但是ADI公司具有轨至轨运算放大器，该运算放大器的电压轨最高可达2-5 mV（最大值）。但是，例如，如果他有12 V电源，则不会出现此问题，因此，这取决于他要如何为其供电。关于驾驶能力，只要他有正确的电源，他就可以使用另一个运算放大器来缓冲信号。

— clabacchio

@Cybergibbons-即使占空比为0％，处理器PWM输出引脚是否更有可能到达地线的10mV以内？

— MikeJ-UK 2012年