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电压电流采样

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zhuzhenqiu|  楼主 | 2020-9-23 10:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 zhuzhenqiu 于 2020-9-23 10:13 编辑

大家好:

最近在一个项目中,需要采样两个电压, 一个电流,遇到一些问题,来论坛上请教大神

问题背景如下,如图 有A B C 3个点,其中A和C  以及B和C 之间存在一个高阻电压, 电压幅度在±30V以内,源阻抗未知, 大概是几K 到几百K之间,需要测试3个参数,当开关S1 断开时候,A点相对C 点电压和B点相对C 点电压,以及当S1闭合时候从A流向B的电流(电流大概在20mA 以内)。采样最后的数据送给一个16位ADC 进行变换,一个16位的ADC 恰好可以满足在电压 电流满量程 1mV  1uA 的分辨率。
目前遇到的问题是:两个电压采样,用我图中的电路结构,可以满足要求。  
但是电流采样一直没有想到很好的办法:
目前有3个思路:
1:直接利用ADC采样的VA-VB 然后换算成电流。 单是这样有一个问题,16位的ADC 满量程±30V电压时,差不多一个字代表1mV ,然而采样电阻是1R(这个不能变)这样最大的分辨率就是1mA 不满足要求
2:在采样前的VA 和VB 上加一个仪表放大器给VA -VB 提高一个增益 K(VA-VB) 然后再送入ADC 进行处理。 理论上是可行的,但是这个也存在一个问题,就是VA 的模拟处理前端需要和VB 的模拟处理前端要很好的匹配。否则即使在零电流情况下,VA 和VB也有比较大的差别,然后被高增益放大 很容易饱和。而失去功能
3:就是单独在采样电阻上面加一个仪表放大器,但是如果VA VB的共摸电压(最大30V)超过运放的电源电压也会出现问题。

看看论坛上的大神有没有好的办法或者别的思路。 谢谢
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LcwSwust| | 2020-9-23 10:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 LcwSwust 于 2020-9-23 10:57 编辑

以B点为参考地,并以此为运放供电的地,测电流就只需测R4的上端,测电压则需要两组减法放大电路。再问一下,如果R4挪到V1V2中间不就好办了?

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zhuzhenqiu|  楼主 | 2020-9-23 11:10 | 显示全部楼层
LcwSwust 发表于 2020-9-23 10:55
以B点为参考地,并以此为运放供电的地,测电流就只需测R4的上端,测电压则需要两组减法放大电路。再问一下 ...

感谢回复,C点作为参考的原因,是因为还有另外一个独立的电压也是需要参考C点的。如果将B点作为参考,正如你所说,基本上其他电压都是需要做加减法 。这个间接测量的方式 可能是有效解决方式之一。。 另外 你所提到的改变 采样电阻的位置目前也还行不同,RS1 V1 RS2 V2 这个位置是固定的, 也就是说只引出三个测试点 ABC
。我们只能再ABC右侧测量

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ImGeoffrey| | 2020-9-23 16:01 | 显示全部楼层
有没有可能直接对采样出来的VA-VB进行一个减法处理得到一个差值来计算IAB

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zhuzhenqiu|  楼主 | 2020-9-23 18:54 | 显示全部楼层
ImGeoffrey 发表于 2020-9-23 16:01
有没有可能直接对采样出来的VA-VB进行一个减法处理得到一个差值来计算IAB

你是说的我的第一个方案么?

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ImGeoffrey 2020-12-31 17:19 回复TA
一般遇到这种我都是直接减就搞定了,主要是精度问题的话那就在把采样信息扩大或者缩小。只是电流太大了那你在1欧姆的采样电阻前后搞一串0.05的精密电阻并上去能解决问题不。电流太大那就只能缩放了 
ImGeoffrey 2020-12-31 16:33 回复TA
@zhuzhenqiu :解决了吗,才看到 
zhuzhenqiu 2020-9-24 15:11 回复TA
@ImGeoffrey :直接减需要后面ADC的分辨率足够的高,16位的分辨率,在正负30V的满量程情况下,一个字就是1mV 对应前面的采样电阻换算出来就是1mA , 无法满足要求 
ImGeoffrey 2020-9-24 10:20 回复TA
是的 你在后面这个地方选取一个居中值把他减小就行了,可以分压也可以直接运放。其实感觉在前面u1就可以直接在运放做一下处理。但是在处理的时候考虑下运放匹配参数和你项目要求是否一致 
zhhsky| | 2020-9-24 21:37 | 显示全部楼层
在R10与R2都并联一个开关与S1同步,这样你测试的电流转换的电压就不会衰减了。

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zhuzhenqiu|  楼主 | 2020-9-28 16:42 | 显示全部楼层
zhhsky 发表于 2020-9-24 21:37
在R10与R2都并联一个开关与S1同步,这样你测试的电流转换的电压就不会衰减了。 ...

衰减是需要的,共摸电压有20多伏 这样直接加到5V的仪表放大器上会有点问题

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hk6108| | 2020-12-31 16:51 | 显示全部楼层
实际上就是 短路(1Ω 相对于 1kΩ)电流,那 R4 其实是检流电阻,是不是这样?!

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hk6108| | 2020-12-31 17:53 | 显示全部楼层
OPA2330 的输入阻抗(而且接成跟随器)还不够高吗?!
INA326EA 是开关合上时才干活的吧,R4 只佔环路总阻值的 1/1000 ,还要並联兆欧级的电阻来取样?!
1Ω‖150MΩ  跟 1Ω 的分别,在 2001Ω 的环路总阻值中 有多大?!

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ImGeoffrey 2021-1-4 11:32 回复TA
直接看环路就是千分之一的电压,大概在30~60MA.问题不大。电压跟随器主要是隔离交流电源可能引起的其他影响。阻抗高和直接隔离还是有差别的 
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