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电压、电流采样电路设计

一、电压采样电路设计

电压采样电路通常用于测量电路中的电压值，并将其转换为可供后续电路处理的信号。设计电压采样电路时，需要考虑以下因素：量程选择：根据待测电压的范围，选择合适的量程。通过改变仪器放大器的放大倍数，可以选择不同的电压施加和测量的档位。分压电路：当待测电压较高时，可能需要使用分压电路将电压降低到合适的范围。分压电路的设计需要考虑分压比和电阻的选择，以确保测量的准确性。

高输入阻抗：为了避免后端电路对分压电路造成分流情况，电压输出级通常需要增加一级高输入阻抗的电压跟随器。

输入输出电压通过运放LMC6482采用差分电路将输出电压按比例缩小至ADC能够采样的范围，再使用ADC采样，软件解算出输出电压。输入电压采样是通过MCU内部运放按比例缩小在送到ADC进行采样的。

电压放大增益计算假设上图中Vcc为48V，R1 = 47K，R2 = 1K。则根据电阻分压，Vi = 48 * （1/48）=1V。因为虚短：V+ = V-。 （式1）因为虚断：反向输入端无电流输入输出，通过R3和R4的电流相等，假设电流为I，则由欧姆定律得：I = Vout / (R3 + R4)。由图和（式1）知：Vi = V+ = V- = R4上的分压。即：Vi = I * R4即：

二、电流采样电路设计

电流采样电路常用于测量电路中的电流值，其设计需要考虑以下因素：采样电阻：采样电阻是电流采样电路中的关键元件。通过测量采样电阻两端的压降，可以间接获取待测电路中的电流值。采样电阻的选择需要考虑电阻值、功率、温度系数等因素。运算放大器：运算放大器可以用于放大采样电阻上的压降，从而更容易地测量电流值。在选择运算放大器时，需要考虑其增益、带宽、输入阻抗等参数。

开尔文连接方式：为了提高测量的准确性，通常采用开尔文连接方式。这种方式使用单独的载电流和电压检测路径，可以消除布线和接触电阻的阻抗对测量的影响。

输出电流检测电路通过运放LMC6482采样差分放大电路实现；采样电阻放在低端，若采样电阻放在高端，会有较大的共模电压使采样电流不准确，采样电阻为10m由于采样电阻较小，采样电阻上的压降较小，不利于直接采样，需要放大后再采样。

电流放大增益计算ADC采集电流实际上还是采集电压，如上图，R9就是电流采样电阻。采集R9两端电压，然后根据欧姆定律得到电流值。先假设：V = i * R9。 （式1）由虚断知：运放输入端没有电流流过，则流过R5和R8的电流相等；R6和R7的电流相等。则有如下公式：

由虚短知：Vx = Vy （式3） 联合（式1）和图可知：V1 = V2 + V。 （式4） 将（式4）和（式3）带入（式2）的第一个等式得：假设！！R5 = R6。R7 = R8。 （式5）-（（式2）的第二个等式）可得到：得出：因为电流范围已知，所以V就已知，然后R5和R6相等（自由设置），R8和R7相等（自由设置）。 只要保持Vout在0~3.3V之间，就可以对电路电阻进行设置。三、放大倍数计算

电压放大倍数： 在电压取样电路中，放大倍数通常与反馈电阻的阻值有关。例如，放大倍数A可以表示为A=1+40k/R，其中R为选择的电阻值。通过改变R的值，可以调整放大倍数。 在实际设计中，需要根据待测电压的范围和所需的测量精度来选择合适的电阻值和放大倍数。 电流放大倍数： 在电流采样电路中，放大倍数通常与采样电阻的阻值和运算放大器的增益有关。通过选择合适的采样电阻和运算放大器，可以调整电流测量的放大倍数。 需要注意的是，放大倍数过高可能会导致测量误差增大，因此需要在保证测量精度的前提下，选择合适的放大倍数。

四、分享电流采集芯片及典型应用：

总结：

介绍了电压和电流采样电路的设计原则及放大倍数的计算方法。在电压采样电路中，通过量程选择、分压电路和高输入阻抗的设计，可以准确测量电路中的电压值。电流采样电路则利用采样电阻、运算放大器和开尔文连接方式，实现电流的精确测量。

在放大倍数计算方面，电压放大倍数与反馈电阻的阻值有关，而电流放大倍数则与采样电阻的阻值和运算放大器的增益相关。设计时需要权衡测量精度和放大倍数，以避免过高的放大倍数导致的测量误差。