如何使用ADC测量负电压？

我正在使用带有内置10位ADC的PIC微控制器，希望测量-1至-3V范围内的电压。
我曾想过要在反相模式下使用运算放大器，以使电压为正，然后将其馈送到微控制器的ADC，但是在这里，我必须使用负电源为运算放大器供电，对吗？我现在不想使用负电源，并且想知道是否有可能实现这种配置？你能帮忙吗？

一个反相放大器不需要负电源轨反转的电压。

尝试将电源导轨视为提供输出的电源。如果看电路，所有运放引脚都连接到0V或更高的电压。当您输入-1到-3的范围时，它将在输出上显示为与1到3完全相反的范围。这也为您提供了一些缓冲功能，因为您引脚的输入阻抗不会对电路产生很大的影响（只要|| R _{f 中的} R 大）。

我同意一个简单的电阻分压器就可以完成这项工作-只是让您知道这也是可行的。

您可以使用分压器，一端悬在正极电源轨上。假设您有一个带有相等电阻器和5V电源的电源，那么在-1至-3V范围内，这将导致+ 2V至+ 1V之间的电压。

+5V +
    |
    R
    |
    +-- OUT
    |
    R
    |
IN -+

分压器的想法很好，很便宜，但给您的问题是待测电压的变化将被视为ADC输入变化的1/2。如果需要精确测量，则解决方案是使用一个齐纳二极管作为分压器的下半部分。如果被测物可以承受流失很小的电流，那么它将非常有用。齐纳二极管的反向击穿电压并非绝对平坦，尤其是对于非常小的电流，因此请不要使R1太大。

现在来看一下这个stackexchange网站是否允许我添加图像...

这是用于这种转换的标准电路。我对它进行了仿真，以向某人证明它有效，因此证明了SPICE原理图。您需要选择合适的电阻值，只要它们是2R，2R和R，它就可以工作。

我现在正在（非电子领域）工作，没有便携式电子书本或书籍，因此这只是一个粗略的主意。也许其他人可以填写详细信息...

尝试使用一对挂在Vcc导轨上的PNP晶体管的电流镜。通过适当的电阻将负电压信号馈送到反射镜的输入侧。然后，相同的电流应流过反射镜的输出晶体管。使用精心选择的电阻，您可以在0V至Vcc的范围内建立电压范围。

编辑-新增：这是当前的镜像示意图。无论电流流过晶体管T1，T2都将尝试使相同的电流流过。相对于我随机选择的15v电源，要测量的负电压会产生一些流过R1的电流（在仿真中以“输入电流”测量）。如果R2与R1相同，则在允许的情况下，您会在其上找到相同的电压。但是它连接到0V（gnd）-我们的电路完全基于正电源。除非我们使R2变小，例如R1的1/2，否则它将不起作用，那么它两端的电压将是R1两端电压的1/2。测量一下，做数学（呜呜，用2乘以！！）就可以了。原理图具有不同的值，不同的比率，但是我认为我们都可以解决这个问题。

与简单的分压器相比，它的优势在于：1）看起来更复杂； 2）这是模拟IC设计中的常见技巧。自从我用齐纳二极管写了另一个答案以来，我现在不知道为什么这样做会更好，但是它是分压器的替代选择，并且可能允许获得不同范围的电压或其他电压。现在我让其他人评论这个想法的智慧或愚蠢……

您甚至可能不需要运算放大器。某些ADC（例如MCP3304，请参见数据表：http ://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21697e.pdf 具有内置的差分模式，其中ADC返回两个通道的差，这可以是一个如果将一个通道接地（称为伪差分模式），则ADC可以在另一个通道上接受一个负输入电压，并将其转换为一个负数，而无需负电压。

当然，这仅在您的ADC支持这种情况时适用。许多根本没有差模。

我认为已经有了很好的答案，但是我想发布另一种方法，即我正在使用自己做基本相同的事情。

您可以使用仪表运算放大器（如LT1167）吗？但是，您将需要负轨，但这不会带来更高的准确性吗？如果需要的话，还可以通过增加一个电阻器来更好地放大电压。

添加负电压轨就像添加minmax MCW03-05D05这样简单。

我在使用电阻器时遇到的问题是很难找到相同的电阻器，这会给您带来必须纠正的错误。