互感器测电流，运放输出总是不一致，求教

只看该作者 · 2022-2-3 20:44

需要测量两组电流值，互感器输出后用LM324进行I-V转换，然后输出到STM32的ADC采样，电路如图。图中三个运放用的是同一个LM324芯片（4运放），不知道是不是造成后面问题的原因，如果是的话，也想请教一下为什么会造成这些问题：

因为是单电源，所以先用一个电压跟随电路把基准电压提到1/2VCC，分别传给两路运放的同向输入端。按理I-V转换后，输出电压值应该也是围绕1/2VCC波动才对，但采集到却不一定。
下图是CH1带载，CH2断开互感器的波形。CH1波形有点奇怪但那不是重点，重点是它的中线在2.2V左右，不是1/2 x 3.3 = 1.65V左右。CH2没接互感器，电压稳定在1.65V看起来比较正常。

我把CH1短接，CH2仍然是断开，如下图。两路输出都为直线，但CH1又跑到2.6V左右去了，不在1.65V，也不在之前的中线2.2V。

交换，让CH2带互感器带载，CH1断开，如下图。这下CH2的中线又跑到2.2V左右去了（之前都在1.6V左右），CH1又变为1.6V左右。

上面每种状态我都反复做过多次，且顺序各种交换颠倒，得到的波形都不变，排除了随机漂移的可能性。但不同接法确实又让波形整体位置上下移动。

请教各为大神这是什么原因引起的？

只看该作者 · 2022-2-5 12:06

ziustc 发表于 2022-2-4 21:40
感谢指导！我量了一下互感器，内阻42欧，反馈电阻2k，算下来大概50倍左右，对运放来说不算大吧？ ...

50倍的直流放大倍数已经很大了。
你的输入失调电压10mV，输出就偏移500mV了。
你需要做的是三件事，依次做，前面的有效果，后面的步骤可以不做了。
1，两个输入端阻抗匹配，也就是在同相输入端也接入一个10k的电阻。
2，把互感器做直流隔离。比如用一个大电容串联在互感器和反相输入之间。
3，做一个直流偏置点可调的电路，比如在你的反相输入端和电源之间接一个100k的可调电阻。

2万 · 2022-2-3 22:31

虽然LM325最低工作电压为3v，但由于元器件性能差异建议楼主升高供电电压试试看。

只看该作者 · 2022-2-3 22:43

互感器有钳位二极管 1.6+0.6 = 2.2
短接时电路会是不可预测状态(运法正反短路), 可能是最大输出电压, 如2.6

只看该作者 · 2022-2-3 23:23

王栋春发表于 2022-2-3 22:31
虽然LM325最低工作电压为3v，但由于元器件性能差异建议楼主升高供电电压试试看。 ...

但我如果把运放电源升到5V，中点电压也会升到2.5V，因为STM32只能是3.3V，这样上半周的峰值最多只有0.8V了哦，有点少。

只看该作者 · 2022-2-3 23:24

king5555 发表于 2022-2-3 22:37
中点不是0.5*Vcc。

没看明白，为什么我的中点不是0.5VCC？

只看该作者 · 2022-2-3 23:28

zzz3265 发表于 2022-2-3 22:43
互感器有钳位二极管 1.6+0.6 = 2.2
短接时电路会是不可预测状态(运法正反短路), 可能是最大输出电压, 如2 ...

钳位二极管是削峰的，小电流他们是不导通的嘛，不会硬往上加0.6V的。
运放同反向输入短接这个，我也不清楚，状态不可预测吗？不是和输入电压相等吗？

只看该作者 · 2022-2-3 23:31

坏了，好像是我的板子出了什么问题，输入输出波形形状差别很大，我再研究下。

只看该作者 · 2022-2-4 10:23

不知道这样接行不行

1万 · 2022-2-4 12:09

我认为是1/2VCC这个电源内阻过大造成的。

只看该作者 · 2022-2-4 14:55

本帖最后由 QuakeGod 于 2022-2-4 14:56 编辑

这个很简单，是你运放输入失调电压的问题。
还有，你运放两个输入端输入阻抗不一致。

我们对这个电路分析，要从两个步骤入手，
1个是直流分析
第二个是交流分析。

先看直流，把电容都看成断路，
然后这就是一个反相比例放大器。输入电阻就是互感器的直流阻抗。
由于你的互感器阻抗非常低，也就是欧姆级的，而你的反馈电阻是2K，这也就构成了一个直流放大倍数非常大的反相放大器。

那么你的输入端的任何微小差异，都会被放大若干倍反应在输出端。