电路设计、分析、仿真之2：电流检测及保护电路仿真

• 原理图

注: V1代替电流采样信号。

• 差分电路仿真和分析

1. 差分电路由U1D及周边元件所组成。

其放大倍数为15K/1K=15倍。

1. 仿真分析

由上图测试结果可知，当输入-0.2V*1.414=-0.283V时，输出4.2411V

跟理论计算相符

• 有源精密检波电路分析

1. 有源精密检波电路由U1B及周边元件组成。

1. 计算分析

当正弦波的正半周到来时，D1反向偏置，D2正向偏置，由于虚短，所以PR2为0V，PR3被D2钳位在-0.7V。

输出电压计算如下：

当正弦波的负半周到来时，D1正向偏置，D2反相偏置，信号经运放衰减后输出，其放大倍数为：

且PR3比PR4高0.7V。

无论是正半周还是负半周，由于虚短，6脚都处于0电位。

1. 仿真分析

当正半周输入时，

经测量输入为4.24417V，输出为3.5348V，正好是0.833倍。

当负半周输入时，

经测量输入为-4.237V，输出为3.5308V，正好是-0.833倍。

1. 当去掉D2会怎么样呢？

下面是去掉D2后的仿真结果：

可以看到，去掉D2后，当正半周到来时，D1开路，运放处于开环状态，6脚不再是接地，所以输出等于输入。

• 滞回比较器电路分析

1. 滞回比较器电路由U2D及周边元件组成。

此比较器起到过流保护功能。

1. 计算分析

当13脚为12V时，得到比较电压1：

当13脚为-12V时，得到下面电路，并求比较电压2：

利用叠加定理求解，当VDD单独作用时，VEE短路，求得：

当VEE单独作用时，VDD短路，求得：

两者叠加，得到比较电压2：

1. 仿真分析

先看PR2,如下所示，PR2电压在3.5663V和1.7002V之间跳动。跟以上的理论分析是一致的。

 

可以看到输出电平在输入电压为3.5663V和1.7002V时，实现翻转。

  

下面分析，R12,R11,D4的作用。截出电路如下 ：

D4的作用是将PR3的负半周钳位；当D4导通时，R11起限流的作用；R12是比较器的上拉电阻，因为比较为OC输出，所以要接上拉电阻。所以最终在PR4得到的波形为5V--负0.7V之间跳动的方波。

注：R9的作用是改变参考电压。这里不再分析，有兴趣的可以自己分析。