将+/- 2.5V信号电平移至0-5V

我有一个前端模块，它产生的（ECG）信号范围为+/- 2.5V。我想将此信号转换为0-5V。做这个的最好方式是什么？如下电路的求和放大器是否足够好？在R1 = R2和V1 = 2.5V的情况下，V2 =我的信号，V3 = V4 = GND

首先要尝试的是一个没有运算放大器的简单电阻加法器。但是很显然，这在这里是行不通的：电阻加法器总是使信号衰减，因此我们需要放大1 。 $\times$

这是同相求和放大器。您会认为我们只需要增加2.5 V，但是您有吗？我假设您有5 V，所以让我们使用它，看看它能给我们带来什么。如果我们在Vin输入端上有-2.5 V的电压，则无论您想要R3和R4的值是多少，如果您想要0 V输出，则同相输入应为零。因此R1和R2构成一个分压器，R2应该是R1的两倍以得到0V。

接下来，我们必须找到由R3和R4确定的放大倍数：

$A_V = \dfrac{R3 + R4}{R3}$

如果我们在Vin输入上有2.5 V且R2 = 2 $\times$ R1，则运算放大器的同相输入上将获得3.33V。为了使5 V输出，我们必须将其放大1.5，因此R3必须是R4的两倍。

我们可以使用以下值：

R1 = 10kΩR2
= 20kΩR3
= 20kΩR4
= 10kΩ

如果要使用5 V单电源供电，则需要RRIO（轨至轨I / O）运算放大器。

这是一种实现方法：

电阻分压器向同相输入提供1.25V电压。如果需要，可以用专用的参考电压代替。您将需要一个轨到轨输出运算放大器。

这是一个模拟：

请注意，输入阻抗是由R3定义的，因此如果源是高阻抗，则可能需要增加此阻抗（和R2相同）或缓冲。还要注意，输出是反相的。

这也是同相的参考方法：

和仿真（“ to_adc”是输出电压）：

上面的同相电路有点像您的求和放大器。
但是，您显示的求和放大器有问题，显示的反相增益电阻器不适用于分压器。反馈电阻需要（R1 + R2）。
因此增益等于（（R1 + R2）/ R2）+ 1。

这是一个外观的示例（后缀a和b只是为了使SPICE满意）：

在仿真中，您可以看到运算放大器+ IN从0V摆动至1.25V，因此需要0到4V的增益才能输出0V至5V。由于R1c和R1d并联，我们得到50k。因此（150k / 50k）+ 1 = 4。