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嵌人式系统中采样限幅电路分析 模数转换中，如果A/D采样通道损坏，检测和控制的功能就不能实现。出于安全考虑，在A/D通道前采用限幅电路，以保障系统的通道不被损坏。但有的限幅电路实际上不能保护采样通道，或者会对A/D工作产生不良影响。下面就分析几种采样通道限幅电路。
图1 双向限幅电路 图1所示的限幅电路，从理想的情况看，限幅的功能没有问题，但由于二极管的存在，对输入信号会有影响。因为即使电压没有超过限幅范围，二极管的等效电阻也会与采样阻抗并联改变采样输入阻抗，使被测信号衰减，对采样的精度产生影响。 图1中的拐点不陡峭，信号在限幅范围内也受到影响。另外图中为信号内阻，在信号输出时有压降。
图2 -0，7V~5V的限幅电路
在图2的采样限幅电路中，设计者的愿望是：当信号小于-0.7V时由下面的二极管使输入电压不低于-0.7V；当信号高于是时，上面的二极管导通时输入电压被电源箱位在5.7V。但当Ui大于VREF时，如果VREF是一个有限容量的电源出来的电压，例如：由开关电源的滤波输出得到的电压源或由线性稳压芯片得到的电源电压，它们的电压出口处是一个电容。当VREF得到电流输入时，电容的电压会增高，继而使整个系统供电电压升高，整个系统的元器件都被施加超过工作允许的高电压，元器件将受到破坏。因此，这个限幅电路在实际工作中出现问题时也不能保护A/D采样通道口。
为了克服图2的缺陷使输入信号在高于采样的允许电压范围时不再升高，本文设计了图3的限幅电路。图3限幅电路的工作原理是：运算放大器是一个跟随器，以减小输人信号的衰减。由A运算放大器出采的信号经过电阻R到B运算放大器的反相输入端。
图3 安全的限幅电路 ① 当Ui低于UR时：B运算放大器的同相输入端电压UR使B运算放大器输出高电平，此时二极管是不导通的，从A运算放大器输出到UO输出没有电流，也就不会在R上产生电压降，UO=Ui。 ② 当Ui高于UR时：B运算放大器的同相输入端电压UR<Ui。使B运算放大器输出低电平，此时二极管导通，B运算放大器成为跟随器，输出电压按照运算放大器的同相输人电压UR变化。而高出的电压由于从A运算放大器输出到UO输出会有电流流入B运算放大器的输出端，这个电流在R上产生电压降使UO=UR。 实际上，只有在Ui刚刚大于UR时，二极管就导通，在电阻R上有电流流过，R上才会有电压。如果Ui继续升高，电阻上的电压增加，B运算放大器反相端的电压由于跟随器作用不会增加，也即UO不会增加，一直保持在UR。 这样，如果A/D通道的信号幅度必须低于UR。则图3电路可以保证这一点。要往意的是：当输入信号过高时，电阻R上的电压会过大，因此，实际应用要考虑电阻R功率的选择。 综上所述，一些现有的限幅保护电路还有些需要改进的地方，深入分析以得到切实可靠的A/D采样通道限幅保护电路是非常重要的。 |
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