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高精度交流过零检测电路

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nc965
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  • 2010-7-5 12:00:15
高精度交流过零检测电路


此电路要等到市电过零电压低于0.7V以后才开始起作用,可保证精确采集到过零点。
HolyFaith
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LV8
副总工程师
  • 2010-7-5 12:18:50
 
哦了 谢谢 呵呵 这个图的输出与用示波器直接看的输出不知道是不是刚好吻合?
这样做的话,当电压在正负0.7之间是什么样的?类似于滞环?
blueskyy
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总工程师
  • 2010-7-5 13:28:53
 
这里的二极管是嵌位比较器差模输入电压范围的吧(以保护比较器不被过大的差模击穿).
动作的电压门槛:
Vin≥Vcc / Ad +/- Vos
Vcc:比较器电源电压
Ad : 开环放大倍数
Vos :失调电压
nc965
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  • 2010-7-5 14:55:25
 
这个电路表面上看是二极管钳位电路,实际上不仅仅是钳位。
一般采用分压电阻方式,分压比一般在1/100~1/200之间,即过零检测精度降低100~200倍,在比较器失调电压附近就难以保证精度了。
而这个电路,相当于不分压,在过零电压降到0。7V之前,比较器不会动作,在过零电压降到0。7V之后,这个时候已经非常逼近过零点了,二极管不起作用,比较器相当于直接接市电,比较器再按1:1的比例检测真正的过零点,得到的过零时刻是非常准确的,最大误差也就是比较器失调电压(mV数量级)与市电电压(百V数量级)之比。精度比分压电阻方式高2个数量级。
blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2010-7-5 14:59:31
 
说的有道理,这个思路给人耳目一新的感觉!
daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2013-5-24 22:07:13
 
这是精密整流么?
HolyFaith
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LV8
副总工程师
  • 2010-7-5 15:37:44
 
解释的高,之前还误以为在正负0.7之间不会动作呢,
lqf537503
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高级工程师
  • 2010-7-6 08:30:15
 
还没看懂奥妙之处,日后再看!
QQ906871卖电容
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高级工程师
  • 2011-10-17 17:49:20
 
学习了,很有帮助。
SKYQD
  • SKYQD
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LV6
高级工程师
  • 2010-7-6 13:17:59
 
学习了
jarvisxu
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本网技师
  • 2010-7-6 19:39:10
 
1.市电电压有效值是220V,峰值310V
2.电压比较器同相端和反相端的电压差Ud=Vi+ - Vi-,二极管动作的电压门槛: Vin≥Vcc / Ad +/- Vos
那么当Ud>Vin时,输出为某一恒定的正电压,当Ud<Vin时,就输出某一恒定的负电压。
3.Vin<0.7V,那么结合2,则有:当Ud>0.7V时,.输出为某一恒定的正电压;当Ud<0.7V时,就输出某一恒定的负电压。
4.您说“在过零电压降到0。7V之前,比较器不会动作”。“过零电压降到0。7V之前”=“Ud=0.7V”,"比较器不会动作"="无输出",那么您的意思是“当Ud=0.7时,电压比较器无输出”
5.您说“在过零电压降到0。7V之后,比较器再按1:1的比例检测真正的过零点,最大误差也就是比较器失调电压(mV数量级)与市电电压(百V数量级)之比”。此时,|市电的瞬时值|<0.7V,与“市电电压(百V数量级)”矛盾,而且,当|市电的瞬时值|<Vin时,比较器有相应吗
以上是我的看法,请多批评指正
nc965
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  • 2010-7-6 21:26:32
 
在过零电压降到0。7V之后,二极管没有电流了,等效于没有二极管。
        比较器不会动作=比较器不会翻转,维持原状。比较器是这样一种器件,它的输出总是高电平或者低电平这两个状态之一,没有“无输出”这个状态。
        最大误差也就是比较器失调电压(mV数量级)与市电电压(百V数量级)之比,这只是个大致,精确的误差是多少呢?
        我们假定比较器失调电压为2mV,低于这个电压比较器才有可能翻转,相对220VAC的电压,在降到2mV以下的时间是多少呢?大约20ns, 采样精度就是这个时间与半周期(10ms)之比。多少呢?99.9998%
blueskyy
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总工程师
  • 2010-7-6 21:38:49
 
这种思路非常好!!!!
jarvisxu
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本网技师
  • 2010-7-8 01:07:49
 
tks
belief0909
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高级工程师
  • 2010-9-2 13:33:18
 
很好的分析!
bimukiko
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本网技师
  • 2012-4-28 23:12:29
 
不好意思,想问下,那么是指只有差模输入在0.7V以上时,比较器才工作,但此时比较器的输出不是固定的吗?
nc965
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  • 2012-4-30 17:46:27
 
比较器一直在工作,但只有接近0mV才有可能翻转
blueskyy
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总工程师
  • 2010-7-6 21:37:30
 
我觉得楼主文章最大的亮点是处理问题的“思路”:如何快速实时取样!仔细体会体会。
daxia4540827
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总工程师
  • 2013-6-3 19:08:43
 
njuptseu
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助理工程师
  • 2013-5-29 18:25:34
 
讲得蛮清楚 学习了
daxia4540827
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总工程师
  • 2013-5-24 22:07:27
 
精度能有多高?
haonange_sw
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初级工程师
  • 2015-11-27 11:28:13
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挺好,学习了
swhzzia
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本网技师
  • 2010-7-6 13:55:04
 
正好用到这个电路,先借用了.
superdxinping
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高级工程师
  • 2010-7-6 18:13:39
 
找工夫搭个电路试试。谢谢了。
daxia4540827
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总工程师
  • 2013-6-3 19:09:00
 
仿真一下!
晶纲禅诗
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  • 2010-7-7 08:01:51
 
原理上没问题,但还不能实用化,需要完善的地方还不少...
HolyFaith
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副总工程师
  • 2010-7-7 08:11:24
 
那能不能说下那些是要改善的呢?或者说原图哪里有问题?
nc965
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  • 2010-7-7 08:57:55
 
这个就是个实用电路,不需要再完善什么。唯一的问题是精度太高,大大超过一般比较器能够反映的速度,从这个意义上说,实际应用要不了这样高的精度,普通电阻分压检测就行了。
晶纲禅诗
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  • 2010-7-7 21:51:39
 
呵呵...李工别急,过去我也用过这个电路,问题是:1. 易受干扰而误触发(当时我是用在过零开通的大功率调光器上的),2. 运放损坏偶有发生。回忆当时是在运放正、负输入端上并个小电容,再在输出与正输入并一个几M的电阻,则抗干扰性能要好得多了。对于运放的损坏问题,是改线路加光耦解决的。当然不同的使用方法与使用环境条件,结果可能是不同的。
nc965
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  • 2010-7-7 23:36:06
 
干扰问题是存在的,比如交流输入端接触不良,用插座的经常有这个问题,这样的干扰不是这个电路能够鉴别和处理的任务。
在过零附近的微小电压脉动引起的干扰,可以用输入端上并个小电容解决(我也建议使用),效果是牺牲精度(其实精度有富裕),推迟过零采样。其实这样的干扰一般不足以引起严重问题,因为此时过零时刻已经采样,下半周工况已经启动,即使有反复,也是短暂和微量的,可以理解为下个半周开始的电压不稳定。要看具体电路了.
关于运放损毁的问题,多半是接地问题引起的,这个和普通DC-DC电源输出短路烧毁控制IC的原理差不多,不是这个电路有什么问题。
这个电路我就这样用的,长期运行实际没出过什么问题。当然我是用软件在鉴别和控制干扰与否。
blueskyy
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总工程师
  • 2010-7-8 09:03:20
 
可以理解为下个半周开始的电压不稳定.。。。。。
这种考虑问题的方法 / 方式 好!
nc965
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  • 2010-7-8 09:35:04
 
这个要看具体电路,因为我是软件在鉴别干扰,所以才能这样认为。
其实寿工讲的有他的道理,只是要注意并电容的容量不能大,算一算就是知道了,即使并10p这样小的电容,延时也是相当可观的,多少呢?0。5M*10p=5us,与上面讲的20ns精度,误差扩大了250倍。另一方面,适当的二极管结电容也差不多这个水平。
HolyFaith
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  • 2010-7-8 10:10:21
 
软件辨别?请详细道来
晶纲禅诗
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  • 2010-7-8 14:59:53
 
[即使并10p这样小的电容,延时也是相当可观的,多少呢?0。5M*10p=5us,与上面讲的20ns精度,误差扩大了250倍。]......???
呵呵...
blueskyy
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总工程师
  • 2010-7-8 15:10:06
 
再仔细想了想。NC965斑竹计算也没有错。
如果RC时常很小,可以近似认为,惯性系统延时一个时间常数,复现输入信号。
nc965
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  • 2010-7-8 15:16:32
 
不是吧,你仔细想想看,这里讨论的是过零附近,也就0。7V以内发生的事情。当然这个计算也是大致,主要问题应该是,即使5us这样的延时,精度仍然是很高的。我看50us也行。
blueskyy
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总工程师
  • 2010-7-8 15:21:29
 
我改了过来,刚才说错了。
nc965
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  • 2010-7-8 15:10:24
 
难道算错了??
晶纲禅诗
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  • 2010-7-8 15:18:59
 
错了,呵呵...
jarvisxu
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本网技师
  • 2010-7-15 13:32:30
 
请问:0.5M代表什么
谢谢
nc965
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  • 2010-7-15 14:49:03
 
0。5M=510K电阻
daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2013-6-3 19:09:22
 
为什么?
daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2013-5-24 22:07:44
 
对运放有什么要求?
dxb0571
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LV8
副总工程师
  • 2015-8-20 10:48:04
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李工是怎么处理运放接地与输入AC 之间的问题?
nc965
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  • 2015-8-20 11:33:18
  • 倒数9
 
把L\N中的某个作为地
dxb0571
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LV8
副总工程师
  • 2015-8-20 13:30:03
  • 倒数8
 
是不可以理解为:
比较器用RC降压从L,N线供电,运放输出信号参考L或N然后电气隔离再到DSP?
nc965
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  • 2015-8-20 14:03:56
  • 倒数7
 
可以的
Hausa
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高级工程师
  • 2010-7-7 10:31:12
 
想听听具体改进在哪里?可否明示?
dfjijin
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LV6
高级工程师
  • 2010-7-17 20:50:58
 
用单电源也行吗?谢谢!
nc965
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  • 2010-7-18 08:48:11
 
单电源很不好整,别考虑。
alt2002
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LV3
助理工程师
  • 2010-7-24 16:19:13
 
单电源也是可以检测过零点的,在L的输入上加一个二极管,然后再二极管后面加一个下拉电阻,这样就能检测到一个正弦波的过零点,但是这样存在一个过零点超前的弊端。
daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2013-6-3 19:09:52
 
单电源精度不行1吧!
alt2002
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LV3
助理工程师
  • 2010-7-22 15:11:40
 
这个电路使用的比较多了,多用于过零检测,控制同步,检测频率等,但是这个电路的最大的缺点在于比较器的性能,在翻转的临界点上往往会出现多个脉冲跳变沿,必须在后面的单片机或DSP中加以处理,屏蔽掉多余的脉冲沿。
为了实现隔离,可以前面加工频变压器,或者后面加光耦或磁隔离芯片。
blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2010-7-22 17:02:16
 
可引入回差,来克服临界点上多个脉冲跳变
alt2002
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LV3
助理工程师
  • 2010-7-24 16:23:03
 
窗口控制可以解决脉冲跳变,但是又引入了过零点检测不准,降低了检测精度!这往往是一个权衡的关系!
daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2013-5-24 22:08:01
 
如何权衡?
daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2013-6-3 19:10:09
 
对!
HolyFaith
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LV8
副总工程师
  • 2010-7-24 16:25:33
 
下面加个小电容滤下波呢?
心如止水
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LV6
高级工程师
  • 2010-8-28 11:59:07
 
学习了,讨论的很不错!
xjw2307
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LV2
本网技师
  • 2010-9-1 16:45:09
 
李工: 您好! 很高兴看到你奉献的高精度过零检测电路,我实测了一下,发现一个这样的问题。我L和N接正确,输出波形和分析一致,是一个和过零同步的方波。但是,我将L和N反向连接,发现不再是一个方波了,而 是一个脉冲波形。如果我在N端也加上一个510K的电阻后,将无论L和N怎么连接,输出都是一个脉冲波形。 麻烦李工帮我分析下原因。我感觉交流电源输入好像不对称一样。百思不得其解
liujuu
  • liujuu
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LV6
高级工程师
  • 2012-7-5 13:45:35
 
我也想知道是什么原因 你弄懂了么 ? 求指教
nc965
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  • 2012-7-5 17:18:20
 
楼上的尽然不知道电源接地?
sc88sc88sc88
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本网技师
  • 2012-9-23 08:25:34
 
是否是输入信号与比较器共地的问题呢,可以用隔离的AC输入试试
daxia4540827
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  • 2013-5-24 22:08:39
 
同问?
nc965
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  • 2013-5-25 09:35:14
 
daxia4540827
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总工程师
  • 2013-6-3 19:10:27
 
仿真的么?
ssawee
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  • 2010-9-7 19:20:32
 
高速比较器就行
xubx83
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  • 2011-8-8 09:22:17
 
打上脚印。
ahulinzhe
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  • 2012-2-15 14:30:34
 
有用,marked
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  • 2012-10-6 23:21:00
 
电压波形中还有谐波 在过零点附近出现多次过零如何处理呢?
nc965
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  • 2012-10-7 17:20:23
 
21楼
ht_lb@126.com
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总工程师
  • 2012-10-8 09:28:31
 
微小的电压扰动可以加电容 但是如果波形中含有谐波导致过零点出现多次过流 不知该如何处理
lism
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  • 2012-11-17 12:51:15
 
输出接74HC14等去抖动电路应该可以滤掉大部分抖动吧。
lism
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  • 2012-11-17 12:45:35
 
二极管的寄生电容,和R1组合还是有一点相位差的。 在低频、要求不高的场合满足了。
daxia4540827
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总工程师
  • 2013-5-24 22:09:00
 
此电路有专利么?
nc965
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  • 2013-5-25 09:34:19
 
木有,随便用
daxia4540827
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总工程师
  • 2013-6-3 19:10:48
 
很好!
tlc0927
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高级工程师
  • 2013-1-8 15:40:20
 
你好,我仿照您的电路做的仿真,我想在1000到3000HZ范围内工作,我的仿真结果是有相位差,请师傅指点一下。下面是仿真图和结果。

sc88sc88sc88
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本网技师
  • 2013-5-19 08:35:01
 
建议去掉C1仿一下
dy1552424793
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  • 2013-3-11 09:26:51
 
学习 学习
yyy787
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总工程师
  • 2013-4-8 07:16:55
 
非常好,谢谢了
maoxmvip
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高级工程师
  • 2013-4-10 14:59:11
 
这种电路的可靠性试验过吗?
t_bag_liu
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本网技师
  • 2013-5-6 14:37:37
 
楼主你好,根据你提供的电路,我实际搭了一下,发现问题如下:
1 、510k电阻放上面输出基本错误
2、改进后把电阻平分250k放上面,250k放下面。输出的高低电平时间不相等。高电平1ms低电平19ms
3、减小电阻100k,高电平7ms低电平13ms
dy1552424793
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助理工程师
  • 2013-5-13 12:47:03
 
学习
dxb0571
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LV8
副总工程师
  • 2013-5-20 12:03:04
 
刚好有类似的问题,向各位请教。
假设此刻运放由一个开关电源供电, 那就以为这输入侧与输出侧电气隔离。如图所示的连接,如果此运放采用单电源供电,这样输入line电压与运放的地就会直接联系到一起。
如此,请教对于输入电压N与电源输出地直接连接会对电源造成什么影响?请指导。
xqpg212
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高级工程师
  • 2013-6-3 09:28:42
 
精度多高
qinzutaim
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LV8
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  • 2013-6-15 10:00:20
 
学习中,做标记一个
dq8259
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LV8
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  • 2013-6-18 11:36:36
 
在大于0.7V时,二极管导通,比较器输入固定。
cdl511
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  • 2013-6-27 09:50:05
 
感谢分享!
DYWEN
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  • 2013-7-9 16:54:34
 
用过吗?
0796hezhilong
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  • 2013-8-8 16:05:27
 
最近看《TI信号链精品精博文集锦——看一个TI老工程师如何驯服精密放大器》中Bruce Trump有提到运放中的差动输入钳位就是这样接的,是否辨析类似
mengzhi4125192
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  • 2013-8-9 16:38:27
 
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ydcman
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  • 2013-8-10 12:28:28
 
模电书上有精密整流电路,可以解决二极管0.7的问题
led公子
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  • 2013-10-28 10:12:37
 
电压的测试有时因为带电而危险, 怎样避免呢?
nc965
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  • 2013-10-28 17:34:04
 
你要比一只小麻雀勇敢点,牠敢站在高压线上,你怕啥?
zxyu1258
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  • 2013-12-23 13:30:27
 
不错,值得学习下
飞魔
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本网技师
  • 2014-2-28 11:50:43
 
留着以后用
cx123
  • cx123
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  • 2014-3-1 13:51:44
 
yaomanhua
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  • 2014-3-3 22:42:19
 
这样都行?
ConquerW
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本网技师
  • 2014-4-28 20:50:27
 
我搭了楼主的电路,R=220K,用单电源供电,5伏,结果脉冲信号为6ms,并且在一个脉冲里面还有好多的跳变,请问楼主,该如何解决?
谢谢!
ccccxxxx
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高级工程师
  • 2020-8-10 14:22:22
  • 倒数3
 
同问,层主如何解决的
雨点
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本网技师
  • 2014-5-10 08:23:30
 
电路很好,不过需要做改进,以防止干扰、隔离、与单片机接口等改进才具有实际使用价值的。
单说检测过零点,此电路很好的。
aninstone
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  • 2014-7-10 13:48:55
 
顶贴!
endy
  • endy
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本网技师
  • 2014-7-12 11:09:25
 
这个电路供电要正负电压吗
ydcman
  • ydcman
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  • 2014-7-14 15:13:54
 
不要
王秋冬
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高级工程师
  • 2014-7-15 22:54:02
 
比这个电路更加简单的有没有
mountain
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高级工程师
  • 2014-12-10 14:15:06
 

这个电路较简单可以参考。
sqmhxt
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本网技师
  • 2014-7-18 13:55:47
 
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zxy_20120225
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副总工程师
  • 2015-7-3 18:48:50
 
比较器(反向输入端加参考电压),越低越检测准确;


hailywang
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高级工程师
  • 2015-10-23 23:06:00
  • 倒数6
 
既解决了我的问题,还领会到楼主处理问题的“思路”,态度。感谢
ranqiguo
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助理工程师
  • 2020-3-23 09:59:35
  • 倒数4
 
挺好,学习了
ccccxxxx
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  • 帖子:69
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LV6
高级工程师
  • 2020-8-13 15:09:49
  • 倒数2
 
请问版主 单电源的话是否需要将N端接地呢?
厚劲薄发
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积分:3972
LV8
副总工程师
最新回复
  • 2021-11-9 15:07:55
  • 倒数1
 
好贴看过后留个脚印。
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