电压电流采样

登录 · 发表于 2020-9-23 10:12

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

发表于 2020-9-23 10:55

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？

发表于 2020-9-23 11:10

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

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

@zhuzhenqiu · 发表于 2020-9-23 18:54

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？

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。

发表于 2020-9-28 16:42

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

发表于 2020-12-31 16:51

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？！

发表于 2020-12-31 17:53

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？！

[运放] 电压电流采样

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