該電路源于一個應(yīng)用，該應(yīng)用需要將輸入信號精確鉗位到小于 2.5 V，同時在 2.5 V 電源（實際上是一個參考）下工作，最大輸出電流為 4 mA。由于信號的動態(tài)范圍為 0 至 2.5 V，因此用簡單的二極管或齊納二極管對其進行鉗位會占用過多的信號范圍。此外，信號需要一個比任何一個設(shè)備都可以提供的更精確調(diào)節(jié)的鉗位電壓。
該解決方案基于能夠在 2.5 V 下運行的軌到軌運算放大器，但即使如此，在其 0 至 2.5 V 范圍的中心附近運行放大器的輸入和輸出節(jié)點也提供了最佳線性。
圖 1鉗位電路用于在 2.5 伏電源上運行時精確鉗位 2.5 伏輸出。
為此，參考電壓通過分壓器 R3/R4 減半并施加到同相輸入端。感測電壓也通過由 R5/R6 形成的分壓器減半并施加到反相輸入端。
最后，如果電平試圖超過 2.5 V，則放大器輸出中的 D5 僅允許放大器從 OUTPUT 節(jié)點吸收電壓。 由于精度比率的現(xiàn)成可用，因此使用四個相同值的電阻器可以輕松實現(xiàn)精度-匹配電阻網(wǎng)絡(luò)。
R2 充當(dāng)放大器輸出鉗位動作的串聯(lián)電阻。R2 的值可能因應(yīng)用而異，但考慮到此處使用的 OPA333 運算放大器 (U2) 的額定輸出電流最大值為 5mA。
該鉗位的實施示例與最初為其創(chuàng)建的交流電壓測量電路一起顯示。
圖 2鉗位電路與交流電壓測量電路一起顯示。
交流電壓測量電路為最大額定輸入電壓為 2.5 V 的記錄器供電。記錄器還提供 2.5 V 參考輸出。挑戰(zhàn)在于記錄器輸入不得超過 2.5V。該電平由圍繞 OPA333 運算放大器 U2 形成的電路鉗位。
電容衰減器和整流器網(wǎng)絡(luò)用于測量 240 VAC 線路，其中預(yù)期輸出為 2 VDC，輸入為 240 VAC。描述了交流輸入端 5 kV 瞬變的仿真。
圖 3圖 2 交流測量電路輸入端的交流輸入 5000 V 瞬態(tài)仿真。
結(jié)論
該電路的簡單性、性能和低成本實施使其非常適合我的應(yīng)用，應(yīng)該使其成為其他需要快速、精確和負擔(dān)得起的過壓保護的數(shù)據(jù)采集和傳感應(yīng)用的良好解決方案