隨著電子設備變得更加具有自我意識，針對電壓縮放的需求也在增加。我不是在談論人工智能，如“2001：太空奧德賽”中的Hal。我指的是具有更多自檢的電子設備，這需要讀取各種范圍的許多電壓。

縮放輸入電壓并非總像第一次那么容易（或復雜）。在本文中，我將介紹如何在最近的需將+/- 10 V信號縮小到0到2.5 V范圍信號鏈設計中解決這個挑戰，以匹配所有其他信號到模數轉換器（ADC）。達到此目標的傳遞函數呈線性：VOUT = VIN / 8 + 1.25V。

解決方案1：

我的第一個想法是使用同相運算放大器（運放）電路。進行一些快速算術后，我確定了電路，如圖1所示，需要1.43V偏置電源，且反饋/接地電阻比為-7/8。

圖1：解決方案1模擬很好，但不可能實現

同相放大器增益公式為（1 + RF / RG）。若增益為+1/8，則電阻比為負。我不能購買一個-7k電阻，因此這是個大問題。我的運放的輸入共模范圍需低至-10V；這也是一個問題，因為我沒有可用的負極電源。顯然，在這種情況下，非反相運算放大器電路是不兼容的，但當所需的電壓增益大于1時，它確實會工作。

解決方案2：

圖2所示的五電阻運算放大器電路是差分放大器，其反相輸入接地，同相輸入端接1.25V。增益設置為1/8。輸入共模范圍為0V至2.22V，因此可使用單電源運放。

圖2：解決方案2有用，但是有沒有更好的解決方案？

解決方案3：

我不需要運算放大器來衰減信號。我可使用三個電阻 - A，B和C - 和電壓源V執行所需的縮放任務。參見圖3。

圖3：這個簡單的解決方案只使用三個電阻和現有電源

在我所舉示例中，增益為1/8，偏移為1.25V。我將使用字母G和Z來表示增益和偏移（零輸入的輸出）；因此，G = 1/8和Z = 1.25V。我的電源電壓V為3.3V。

那么，求解電阻器A，B和C的值（或比率）的最好方法是什么？我可使用電阻分壓器規則VOUT = VIN * RI /（RG + RI），使用公式1和2計算G和Z：

|| 符號表示“并行”；例如，x || y是x*y/（x+y） 或 1/（1/x+1/y）。