怎么把正弦波的电压给降下来

Question

设计了一个正弦波发生器，要给单片机采集它的频率，但是电压范围在1.5到2.2v，单片机最好在0到3.3v 有什么样的电路可以给向下加一个偏置电压

Answer 1

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为了将1.5V到2.2V的正弦波信号调整到0V到3.3V的范围内，可以使用一个简单的电压偏置电路。这里推荐使用运算放大器（Op-Amp）来实现这一功能。具体来说，可以通过一个加法器电路来实现偏置电压的添加。

电路设计

1. 目标：将输入信号从1.5V~2.2V偏移到0V~3.3V。
2. 方法：利用运算放大器构建一个非反相加法器电路，通过适当选择电阻值来实现所需的偏移量。

电路图

          +Vcc
           |
           R1
           |
Vin -----> [+]-----> Vout
           |         |
           R2        |
           |         |
          GND       GND

• Vin 是你的原始信号 (1.5V 到 2.2V)。
• Vout 是经过处理后的输出信号 (0V 到 3.3V)。
• R1 和 R2 用于设置偏移量。

参数计算

假设我们希望将1.5V映射到0V，2.2V映射到3.3V。这意味着我们需要一个偏移量为-1.5V，并且增益需要根据最大最小值进行调整。

对于非反相加法器： [ V_{out} = V_{in} * \left(1 + \frac{R2}{R1}\right) + V_{offset} ]

其中 (V_{offset}) 可以通过额外的电阻网络引入，或者直接由电源提供。但是在这个案例中，我们仅需考虑偏移而不改变增益。

实际电路

考虑到实际应用中的简单性，我们可以使用一个固定的偏移电压源加上一个跟随器来保持信号不变形。

偏移电压生成

使用一个分压器来生成一个稳定的-1.5V偏移电压（相对于地），然后通过运算放大器将其与输入信号相加。

示例电路

      +3.3V
       |
     R3
       |
       +---+ 
       |   |  
    R4 |   | R5
       |   |  
       +---+ 
       |   |  
       GND | Voffset
           |
           |
          [-]-----> Vout
           |         |
           R6        |
           |         |
          GND       GND

• R3, R4, R5 形成分压器，产生-1.5V的偏移电压。
• 运算放大器配置为非反相加法器，将输入信号和偏移电压相加。

电阻值选择

• 选择R3, R4, R5使得分压点大约为-1.5V。
• 例如，如果Vcc=3.3V，可以选择R3=10kΩ, R4=10kΩ, R5=20kΩ，则(V_{offset} \approx -1.5V)。
• R6应等于R1以保证增益为1。

注意事项

• 确保所选的运算放大器能够工作在单电源供电模式下，并且其输出范围能够覆盖0V到3.3V。
• 根据实际需求调整电阻值以获得最佳性能。

这种方案既简单又有效，适用于大多数需要对模拟信号进行线性变换的应用场景。