精密夹具保护数据记录器

该电路源于一个应用，该应用需要将输入信号精确钳位到小于 2.5 V，同时在 2.5 V 电源（实际上是一个参考）下工作，最大输出电流为 4 mA。由于信号的动态范围为 0 至 2.5 V，因此用简单的二极管或齐纳二极管对其进行钳位会占用过多的信号范围。此外，信号需要一个比任何一个设备都可以提供的更精确调节的钳位电压。

该解决方案（参见图 1）基于能够在 2.5 V 下运行的轨到轨运算放大器，但即使如此，在其 0 至 2.5 V 范围的中心附近运行放大器的输入和输出节点也提供了最佳线性。

图 1钳位电路用于在 2.5 伏电源上运行时精确钳位 2.5 伏输出。

为此，参考电压通过分压器 R3/R4 减半并施加到同相输入端。感测电压也通过由 R5/R6 形成的分压器减半并施加到反相输入端。

最后，如果电平试图超过 2.5 V，则放大器输出中的 D5 仅允许放大器从 OUTPUT 节点吸收电压。 由于精度比率的现成可用，因此使用四个相同值的电阻器可以轻松实现精度-匹配电阻网络。

R2 充当放大器输出钳位动作的串联电阻。R2 的值可能因应用而异，但考虑到此处使用的 OPA333 运算放大器 (U2) 的额定输出电流最大值为 5mA。

该钳位的实施示例与最初为其创建的交流电压测量电路一起显示（图 2）。

图 2钳位电路与交流电压测量电路一起显示。

交流电压测量电路为最大额定输入电压为 2.5 V 的记录器供电。记录器还提供 2.5 V 参考输出。挑战在于记录器输入不得超过 2.5V。该电平由围绕 OPA333 运算放大器 U2 形成的电路钳位。

电容衰减器和整流器网络用于测量 240 VAC 线路，其中预期输出为 2 VDC，输入为 240 VAC。图 3描述了交流输入端 5 kV 瞬变的仿真。

图 3图 2 交流测量电路输入端的交流输入 5000 V 瞬态仿真。

结论

该电路的简单性、性能和低成本实施使其非常适合我的应用，应该使其成为其他需要快速、精确和负担得起的过压保护的数据采集和传感应用的良好解决方案。
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