请教关于电流采样放大电路 -

标题: 请教关于电流采样放大电路 [打印本页]

作者: baobao125 时间: 2022-4-2 22:03
标题: 请教关于电流采样放大电路
R7为负载。流经负载电流为2.8A.这时候的R13两端电压应该是0.14V。现在要测量10mA-2.8A电流，12位的ADC，放大多少倍合适

捕获2.JPG (44.86 KB, 下载次数: 118)

作者: Hephaestus 时间: 2022-4-2 22:37
0.05Ω*10mA=0.5mV
LM358 Vos=5mV
大丈夫？

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-2 23:09
这个电流跨度,你用LM358根本不可能测得准的
输入失调电压太大了,就是数据手册上的这一项OFFSET VOLTAGE
用OPA735就行了,引脚和LM358是一样的,买来就换,一片在4块钱左右
放大多少倍不重要的,不就四个电阻而已,电路又不改变,实际测试中换就行了

作者: zlqe123 时间: 2022-4-2 23:58
推荐你使用INA199这款运放我之前也是选择lm358 效果很差最后还是用了199运放很好用

作者: datouyuan 时间: 2022-4-3 10:11
图中放大21倍，假设12位的ADC的采样基准为3.3V。
那么采样最大电流为3.3/21/0.05=3142mA,最小分辨电流为3142/4096=0.767mA。
如果你能接受测10mA时误差在10%附近，图中21倍放大倍数是合理的，只是lm358性能不够。

作者: datouyuan 时间: 2022-4-3 10:31

datouyuan 发表于 2022-4-3 10:11
图中放大21倍，假设12位的ADC的采样基准为3.3V。
那么采样最大电流为3.3/21/0.05=3142mA,最小分辨电流为31 ...

5楼我没描述对。
21倍放大倍数是合理的，最大量程是3142mA。
假如对10mA时精度有更高要求的话，需要用更多位的ADC，但放大21倍依旧是合适的。

减少量程，增加放大倍数来提高10mA时精度。实际这种方法更常用。

作者: a185980800 时间: 2022-4-3 13:04
据说直流电流INA199便宜好用，

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-3 13:36

datouyuan 发表于 2022-4-3 10:11
图中放大21倍，假设12位的ADC的采样基准为3.3V。
那么采样最大电流为3.3/21/0.05=3142mA,最小分辨电流为31 ...

你是怎么算出10%误差的?
INA199失调电压最大可以达到150uV
0.05欧电阻在10mA的时候压降是500uV
那么,最大误差是30%
当然,运气好的话,就没有那么多了
一个电路的误差不知道可不可以把"运气"这个参数包括在里面

作者: datouyuan 时间: 2022-4-3 14:06

Y_G_G 发表于 2022-4-3 13:36
你是怎么算出10%误差的?
INA199失调电压最大可以达到150uV
0.05欧电阻在10mA的时候压降是500uV

我没考虑运放的误差，只考虑AD量化误差，8%误差。

运放误差做到小于1%，是轻而易举的。“调零”你了解下。

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-3 14:21

datouyuan 发表于 2022-4-3 14:06
我没考虑运放的误差，只考虑AD量化误差，8%误差。

运放误差做到小于1%，是轻而易举的。“调零”你了解 ...

没注意看,以为INA199这个运放也是你推荐的

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-3 14:24

datouyuan 发表于 2022-4-3 14:06
我没考虑运放的误差，只考虑AD量化误差，8%误差。

运放误差做到小于1%，是轻而易举的。“调零”你了解 ...

说得好像我不会用运放一样
调零并不流行
特别是单电源供电和低电压电路

作者: baobao125 时间: 2022-4-5 12:20

datouyuan 发表于 2022-4-3 10:31
5楼我没描述对。
21倍放大倍数是合理的，最大量程是3142mA。
假如对10mA时精度有更高要求的话，需要用 ...

提高放大倍数，那采样最大电流时候不超过3.3V了吗

作者: baobao125 时间: 2022-4-5 12:29

Y_G_G 发表于 2022-4-3 14:24
说得好像我不会用运放一样
调零并不流行
特别是单电源供电和低电压电路

用的OPA2340UA，101倍放大。没有输入的时候，上电时候输出3.3V，持续一会一步步降到AD值300-800范围内跳动。这正常吗。

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-5 13:20

baobao125 发表于 2022-4-5 12:29
用的OPA2340UA，101倍放大。没有输入的时候，上电时候输出3.3V，持续一会一步步降到AD值300-800范围内跳 ...

这种电路,选择运放要看这一个参数的VOS Input offset voltage,越小越好
OPA2340失调电压是150uV的,放大之后就是15mV,ADC的数字量应该是18左右
R13要并联一个104电容,这个电容离运放越近越好
就用我说的这个型号的运放OPA735,这个是单运放的
如果不想换电路,就用OPA2735,这个引脚和LM358是一样的
OPA2340是轨到轨运放,用作不一样的

作者: wufa1986 时间: 2022-4-5 13:53
如果我说12位ADC不需要放大你信不信，对于有独立REF，ADC参考电压用基准设置为1.24V，12位可以分辨0.0003V，0.01a*0.05=0.0005V，误差是有，能接受就是最简单的方法，用运放你需要考虑VOS

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-5 14:13

wufa1986 发表于 2022-4-5 13:53
如果我说12位ADC不需要放大你信不信，对于有独立REF，ADC参考电压用基准设置为1.24V，12位可以分辨0.0003V ...

并不是这么计算的
ADC总是有各种的差误的,总体来说,ADC误差正负5Bit的数字量是正常的
如果不放大的话,差误5个数字量的话,你计算一下,在10mA的时候,哪里还有精度可言

作者: baobao125 时间: 2022-4-5 22:30

Y_G_G 发表于 2022-4-5 13:20
这种电路,选择运放要看这一个参数的VOS Input offset voltage,越小越好
OPA2340失调电压是150uV的,放大 ...

这Vos是固定的吗？那放大后在程序中减去这放大后的失调电压是否可以得到较为精确的结果？还是有什么办法可以解决这失调电压对输出结果的影响

作者: Hephaestus 时间: 2022-4-5 23:49

baobao125 发表于 2022-4-5 22:30
这Vos是固定的吗？那放大后在程序中减去这放大后的失调电压是否可以得到较为精确的结果？还是有什么办法 ...

当然不固定，例如某运放失调电压5mV，指的是可能在-5mV到5mV之间的任意值。

作者: datouyuan 时间: 2022-4-6 09:07

baobao125 发表于 2022-4-5 12:20
提高放大倍数，那采样最大电流时候不超过3.3V了吗

可以用万用表测量电压来理解。

用1000V量程测量1V附近电压，精度很低，要提高精度，可切换到2V档测量(提高放大倍数)。
2V档测量测量900V附近电压，超出量程，无法测量，可切换到1000V档测量(减少放大倍数)。

使用可变放大倍数（可变量程）可能是解决全范围测量精度的唯一方法。

作者: datouyuan 时间: 2022-4-6 09:14

baobao125 发表于 2022-4-5 22:30
这Vos是固定的吗？那放大后在程序中减去这放大后的失调电压是否可以得到较为精确的结果？还是有什么办法 ...

是固定的。通过调零或软件校准可以解决。

作者: 老愚童63 时间: 2022-4-6 09:33
对于ma级电流采样，采样电阻最好不要小于0.5欧姆，这样，后续电路的成本可以降低。

作者: cjjdemon 时间: 2022-4-6 09:39
进口芯片应用INA199，国产替代就用TP181

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-6 11:30

baobao125 发表于 2022-4-5 22:30
这Vos是固定的吗？那放大后在程序中减去这放大后的失调电压是否可以得到较为精确的结果？还是有什么办法 ...

VOS在单个运放中是固定的,但每个运放的值是不一样的
但也并不是一直是一点变化都没有的,就像二极管的压降一样,并不是0.7V,它可能是在一个范围内
通过减去VOS产生的误差来提高精度,那只能在一定的情况下有用,效果并不好
调零是运放要有调零引脚才行,而且电路要复杂一些

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-4-6 12:06

Y_G_G 发表于 2022-4-5 14:13
并不是这么计算的
ADC总是有各种的差误的,总体来说,ADC误差正负5Bit的数字量是正常的
如果不放大的话, ...

可以加个好友不？我看你好多帖子都有，想请教一个问题

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-6 12:30

Dxiaofeng 发表于 2022-4-6 12:06
可以加个好友不？我看你好多帖子都有，想请教一个问题

有什么问题你在这论坛问就行,我不帮你,别人也会帮你的
好友就不用了
我上班大多时候是无聊的,就在这打发时间,反正都是关于电子的问题,上级也不会说什么,但wx聊天什么的就过分了,肯定是不行的

作者: Hephaestus 时间: 2022-4-6 14:11
还不如上一个国产24位ADC，天微、芯海、海芯都有，就两三块钱。

作者: baobao125 时间: 2022-4-6 16:46

Hephaestus 发表于 2022-4-6 14:11
还不如上一个国产24位ADC，天微、芯海、海芯都有，就两三块钱。

24位ADC 采样速度慢了啊，之前看过好像1秒就50次的采样频率，虽然精度高了，但频率下来了

作者: baobao125 时间: 2022-4-9 17:30

datouyuan 发表于 2022-4-6 09:14
是固定的。通过调零或软件校准可以解决。

双运放的怎么调零

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-9 18:19

baobao125 发表于 2022-4-9 17:30
双运放的怎么调零

还在折腾这个调零?
想要调零,那也得是有调零引脚的运放才行呀,LM358这种根本就没有打算调零的
你非得在LM358上增加调零,那就得用双电源,不累吗?
百度一下 op07调零电路,看一下这个运放是怎么调零的

作者: baobao125 时间: 2022-4-9 18:24

Y_G_G 发表于 2022-4-5 13:20
这种电路,选择运放要看这一个参数的VOS Input offset voltage,越小越好
OPA2340失调电压是150uV的,放大 ...

运放输出是不是还受电路噪声影响？这OPA2340没有输入，95倍放大，一开始串联0R电阻的时候输出有0.116V，把电阻改成磁珠，输出逐渐降低到0.026。这运放输出一直有波动

作者: baobao125 时间: 2022-4-9 19:43
本帖最后由 baobao125 于 2022-4-9 19:48 编辑

Y_G_G 发表于 2022-4-9 18:19
还在折腾这个调零?
想要调零,那也得是有调零引脚的运放才行呀,LM358这种根本就没有打算调零的
你非得在 ...

第一次接触运放，完全不懂。现接上负载输入为0时，输出AD值在0x1E-0x24范围，95倍放大

作者: Y_G_G 时间: 2022-4-9 22:28

baobao125 发表于 2022-4-9 18:24
运放输出是不是还受电路噪声影响？这OPA2340没有输入，95倍放大，一开始串联0R电阻的时候输出有0.116V， ...

我无语了,已经说过OPA2340不行了,还要折腾?
OPA2735A也就多那么两块钱而已
运放电路是容易受干扰的,特别是轨到轨之类的场效应管运放
这个要结合实际电路的元件和PCB走线来看的,没法分析

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-6 07:42

Y_G_G 发表于 2022-4-9 22:28
我无语了,已经说过OPA2340不行了,还要折腾?
OPA2735A也就多那么两块钱而已
运放电路是容易受干扰的,特 ...

采样电阻是用贴片合金的，还是康铜丝，感觉用康铜丝焊接后，阻值与购买时的参数大好多，怎么解决

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-6 07:45

Y_G_G 发表于 2022-4-5 13:20
这种电路,选择运放要看这一个参数的VOS Input offset voltage,越小越好
OPA2340失调电压是150uV的,放大 ...

请问一下，opa2277运放是不是只适合双电源，我买了几块，用单电源没反应

作者: Y_G_G 时间: 2022-7-6 13:06

Dxiaofeng 发表于 2022-7-6 07:45
请问一下，opa2277运放是不是只适合双电源，我买了几块，用单电源没反应

opa2277是双电源
这都几个月前帖子了,我哇哇叫OPA2735,敢情是白叫了

作者: Hephaestus 时间: 2022-7-6 21:55

baobao125 发表于 2022-4-6 16:46
24位ADC 采样速度慢了啊，之前看过好像1秒就50次的采样频率，虽然精度高了，但频率下来了

可以提高采样速度，精度下降了呗，反正你只要12位。

作者: Y_G_G 时间: 2022-7-6 22:24

Dxiaofeng 发表于 2022-7-6 07:45
请问一下，opa2277运放是不是只适合双电源，我买了几块，用单电源没反应

OPA2277是双电源运放,只有在用双电源的时候才能有它数据手册上的参数
单电源基本就是不能用,用单电源的话,有时候输入没有电压,输出也会有电压的,这个型号我用过,只能在双电源上用哪种取样电阻都差不多的,贴片的就比较好焊一点,误差不会太大
采样电阻要看你要精度和电流大小,1A或者以上大电流就就康铜,小电流(1A或者以下的)就用贴片合金电阻
康铜电阻大,可能是你焊的时候没有加好锡,康铜电阻的孔径要比它的引脚大0.2mm左右,这样加焊锡才能有锡跑过去,增加接触,而且,取样的走线要在电阻的这一层,不能在对面层,在对面层的话,电阻会大的不管是哪种电阻,采样的走线都得是这种样子的

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-8 12:30

Y_G_G 发表于 2022-7-6 13:06
opa2277是双电源
这都几个月前帖子了,我哇哇叫OPA2735,敢情是白叫了

我只有2277没2735，再说那贵些，

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-8 12:34

Y_G_G 发表于 2022-7-6 22:24
OPA2277是双电源运放,只有在用双电源的时候才能有它数据手册上的参数
单电源基本就是不能用,用单电源的 ...

好的，那我有时间再把康铜丝加焊一下，我是0.8的康铜丝，孔是0.9的，我再根据你的建议，把布线改动一下

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-8 12:41
我是这样布线，一个小电流的，一个大电流，两组

2022-07-08_12.40.02.jpg (1.73 MB, 下载次数: 118)

作者: Y_G_G 时间: 2022-7-8 23:54

Dxiaofeng 发表于 2022-7-8 12:34
好的，那我有时间再把康铜丝加焊一下，我是0.8的康铜丝，孔是0.9的，我再根据你的建议，把布线改动一下

OPA2735不就贵那么几毛钱而已嘛
康铜加锡是要注意的,它有一个压扁了的地方,锡只能加到这里了
压扁的地方不能有锡跑上去的,不然电阻就又变小了
因为康铜的电阻率要比锡大好多的,它本身就是为了取样而加大电阻率的,你锡一跑上去了,阻值就不准确了,我就是这样扔了好几个康铜取样电阻了

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-10 10:50

Y_G_G 发表于 2022-7-8 23:54
OPA2735不就贵那么几毛钱而已嘛
康铜加锡是要注意的,它有一个压扁了的地方,锡只能加到这里了
压扁的地 ...

那才贵几毛，贵好几块，贵几毛的话，我又早买2735了，我现在是阻值变大，不是变小，听你这样讲，感觉和我布线有问题，我采样电阻的输入和输出线是走的底部，而采样电阻是从顶部插入，

作者: Y_G_G 时间: 2022-7-10 18:13

Dxiaofeng 发表于 2022-7-10 10:50
那才贵几毛，贵好几块，贵几毛的话，我又早买2735了，我现在是阻值变大，不是变小，听你这样讲，感觉和我 ...

我不知道你是在哪里买的,反正我买的时候2277是三块多,2735是四块

作者: Hephaestus 时间: 2022-7-10 18:41

Dxiaofeng 发表于 2022-7-10 10:50
那才贵几毛，贵好几块，贵几毛的话，我又早买2735了，我现在是阻值变大，不是变小，听你这样讲，感觉和我 ...

跟走在哪一层无关，你真要怀疑走线有问题，把PCB局部贴出来让大家帮你分析。

作者: Dxiaofeng 时间: 2022-7-10 20:32

Hephaestus 发表于 2022-7-10 18:41
跟走在哪一层无关，你真要怀疑走线有问题，把PCB局部贴出来让大家帮你分析。

有贴出来，40楼就是

124034migi4vpwiclgvdf4.jpg (1.01 MB, 下载次数: 318)

作者: Y_G_G 时间: 2022-7-10 23:01

Dxiaofeng 发表于 2022-7-10 20:32
有贴出来，40楼就是

康铜走线走元件放置的那一层,对面层走大电流,而且,焊盘最好修改一下,走取样线那一层的焊盘改小一点,比如,康铜直径是0.8的,那么,这一层的焊盘只要1.0就可以了,这样的话,加锡不会那么容易跑到取样电阻压扁的地方对面层是走大电流的,焊盘可以是2.0或者3.0,方便加锡

大概就是这个样子的

作者: c20160526 时间: 2024-2-7 05:04

Y_G_G 发表于 2022-7-10 23:01
康铜走线走元件放置的那一层,对面层走大电流,而且,焊盘最好修改一下,走取样线那一层的焊盘改小一点,比如, ...

焊好后，采样电阻偏大，其实并不是采样电阻变大了，0.0025R采样电阻经过1a电流，测量采样电阻压降是2.7mv左右，但测放大器输入端和地的电压就偏大，有4mv左右了，放大101倍，放大器输出，400mv，按照设计计算应该是270左右，还是布线有问题，AGND是沿上面绿色线走的，Gnd是沿下面绿色线走的，然后在画红色的电容处合并的

IMG_20240207_050219.jpg (1.8 MB, 下载次数: 265)

作者: Hephaestus 时间: 2024-2-7 23:20
建议按46楼方法画PCB，这样最准，PCB铜皮带来的误差最小。

作者: fishafish 时间: 2024-2-9 22:09
LM358不是轨道轨的，最高输出2.6V左右，建议用LMV358，是轨道轨的，或者直接使用5V电源效果更好

作者: Y_G_G 时间: 2024-2-15 13:48
几年了,还没有搞好吗?
如果是你原理图是对的,大概率是地线布线的问题
如果取样电流不大,换个0.01R的合金电阻,再把运放换成INA系列,后期通过软件校正,3A左右的电流,跟福禄克万用表的误差大概在5mA左右
我前几个月做了个电流表,用的就是这个方案,电流芯片用INA180
用运放精度是高,但太难折腾了,调来调去的

作者: c20160526 时间: 2024-2-19 08:16

Y_G_G 发表于 2024-2-15 13:48
几年了,还没有搞好吗?
如果是你原理图是对的,大概率是地线布线的问题
如果取样电流不大,换个0.01R的合金 ...

应该是我原理图问题，请看R12 C15 c14 R9的地，我是把放大器的地和采样电阻地是分开的，然后在电源输入处汇合，采样电阻往蓝色笔走，放大器地往黄色走

IMG_20240219_080620.jpg (1.06 MB, 下载次数: 280)

IMG_20240219_081228_edit_2888747963621.jpg (1.66 MB, 下载次数: 289)

作者: SDDQ 时间: 2024-2-19 11:03

c20160526 发表于 2024-2-19 08:16
应该是我原理图问题，请看R12 C15 c14 R9的地，我是把放大器的地和采样电阻地是分开的，然后在电源输入处 ...

是共地应该就没问题呀，我看你地线覆铜了，有的地方线有点窄，会不会导致电阻大，电压不一致呢？

作者: c20160526 时间: 2024-2-19 12:37

SDDQ 发表于 2024-2-19 11:03
是共地应该就没问题呀，我看你地线覆铜了，有的地方线有点窄，会不会导致电阻大，电压不一致呢？

R12的地，和R9的地网络不一样，虽然都汇合一起了，

作者: Y_G_G 时间: 2024-2-20 12:45

c20160526 发表于 2024-2-19 08:16
应该是我原理图问题，请看R12 C15 c14 R9的地，我是把放大器的地和采样电阻地是分开的，然后在电源输入处 ...

R9的地线要和运放负极的地线在同一个点上,不要离太远了,运放放大的电压是以负极为参考点的
你这板,电流取样的电阻是包括你图片上的黄线部分了,误差自然就大了你参考一下这个接法,把运放的负极线路切开,接到取样电阻的负那去试一下

作者: Hephaestus 时间: 2024-2-20 18:08

Y_G_G 发表于 2024-2-20 12:45
R9的地线要和运放负极的地线在同一个点上,不要离太远了,运放放大的电压是以负极为参考点的
你这板,电流 ...

理解错误，运放放大的电压是以R12下端为参考点的，运放电源负极与R12压差不超范围就行。

作者: Y_G_G 时间: 2024-2-20 22:46

c20160526 发表于 2024-2-19 08:16
应该是我原理图问题，请看R12 C15 c14 R9的地，我是把放大器的地和采样电阻地是分开的，然后在电源输入处 ...

55#说的负反馈电阻影响是对的
但参考点跟运放的负极也是有很大关系,准确来说应该是运放的地,因为你这是单电源的,那就是负极
取样电阻的地那一头,一定要跟反馈电阻下端和运放负极接近,距离越短越好我这有一个TI无刷电机的驱动PCB,是用AD画的,是TI官方的电路,大公司画的板,还是有很多地方可以学习的
里面的电流取样你可以参考一下

TI无刷电机控制板PCB.rar (2.88 MB, 下载次数: 7)

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