電流傳感器電路

　　提出一種基于電荷測試的片外電流傳感器電路，該電流傳感器電路由4片高速電流反饋放大器（CFAs）組成，使用CLC449單片集成運(yùn)算放大器作為基本組成單元。改進(jìn)后的電路如圖2所示。

　　電流傳感器電路通過測量連接在電源線上的采樣電阻兩端的電壓降而獲得瞬態(tài)電流，因此要求電流讀取放大單元要有足夠高的阻抗，以避免測試電路對被測集成電路供電電流的影響。利用運(yùn)放U1和U2構(gòu)成的電壓跟隨器電路為被測電路和U3構(gòu)成的差分放大器電路的輸入端提供阻抗隔離。為了提高傳感器電路的穩(wěn)定性，本文采用性能非常優(yōu)良的儀用放大電路，增加了電阻R12。

　　根據(jù)式（3）可知，若前級放大器增益（R12+R11+R9）／R12增大，則CMRR也相應(yīng)增大，如果R11和R9使用的是基本相同的值，那么稍稍出現(xiàn)偏差也無所謂。為了能改變放大倍數(shù)，甚至可以大幅度地改變R12的值，因?yàn)槭剑?）中的V+和V-各自之間沒有任何關(guān)系，所以CMRR也不會發(fā)生大的變化。并且在多數(shù)情況下，通過對稱使用U1和U2兩個運(yùn)算放大器，而且R11=R9，則U1和U2兩個運(yùn)算放大器由CMRR引起的輸出誤差，相位相同而且大小相等，這樣，差動放大電路的輸出誤差就會小到可以忽略不計(jì)。

　　AD22057電流傳感器典型應(yīng)用接口電路圖

　　用途：用于電流傳感、電機(jī)控制、加速度傳感器、壓力傳感器、位置標(biāo)志傳感器、應(yīng)變傳感器和其他低電平信號源電路。

　　電流傳感器采樣電路

　　傳感器輸出電壓是正負(fù)值，但采集器要求輸入電壓是正值，該如何處理？

　　普樂銳思電流傳感器輸出的是模擬電流信號，而多數(shù)數(shù)字采樣系統(tǒng)測量的是電壓信號，即使其同時具備電壓、電流測量能力，電壓通道的測量精度一般遠(yuǎn)高于電流通道。為獲得更高的測量精度，電流傳感器需要輸出一個電壓信號給采集器。這就需要在傳感器后接一個采樣電阻，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。

　　當(dāng)有客戶要求將測量電流轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出時，普樂銳思可以提供IV變換器（IVC），方便測量。IVC根據(jù)被測電流的流向，可輸出正電壓值或負(fù)電壓值。但有眾多的采集器，僅能采集正電壓信號，此時如何處理？

　　例如，采集器要求輸入電壓范圍是0-5V，采集±100A電流傳感器的輸出信號，測試系統(tǒng)該如何搭建？

　　這需要對測試電壓信號進(jìn)行平移，由正負(fù)區(qū)間平移至全正區(qū)間。

　　首先需要確定IVC型號，采集器輸入范圍為0-5V，即動態(tài)范圍為5V。IVC輸出信號的動態(tài)范圍一定要小于此值，超過此范圍，必然有部分信號處于飽和位置，造成測試失真。IVC的標(biāo)準(zhǔn)輸出有3種，分別為：±1V、±2V、±5V，動態(tài)范圍分別為2V、4V、10V。10V型號超過了采集器的動態(tài)范圍，不能使用。最接近5V（必須小于）的是4V，因此，優(yōu)先選擇±2V 輸出的IVC-0102型號。

　　還有一種情況需要考慮，即傳感器的過載特性，±100A電流傳感器的量程為±100A，但可短時過載至±150A或以上，±100A對應(yīng)的IVC-0102輸出動態(tài)范圍為4V，而±150A對應(yīng)的動態(tài)范圍為6V，超出了采集器可測量的范圍。因此，需要測量高過載情況下，需選擇±1V 輸出的型號IVC-0101，它在±150A下的動態(tài)范圍為3V，滿足小于5V的要求。

　　其次，需確定信號的中點(diǎn)，即IVC輸出零值，對應(yīng)的采集器電壓值。

　　一般信號中點(diǎn)取在動態(tài)范圍的中點(diǎn)附近，0-5V區(qū)間最常用的信號中點(diǎn)為2.5V，其它常用電壓還有2V、2.048V、3.3V等。請?jiān)俅未_認(rèn)IVC輸出的電壓值經(jīng)中點(diǎn)平移后可被此區(qū)間完全覆蓋。

　　信號中點(diǎn)要求要非常穩(wěn)定，此電壓不能隨溫度、時間等產(chǎn)生明顯漂移，因此，需要選擇高精度的電壓參考源，Analog Devices Inc、Texas Instruments、Linear等公司均可提供一系列高性能電壓基準(zhǔn)。采集器需要的輸入電壓可以通過參考電壓與IVC輸出電壓相加（或相減）即可，通過一個簡單的運(yùn)放加法器即可實(shí)現(xiàn)。

　　其輸入輸出關(guān)系為：Vout = Vref + Vin

　　上述電路中，對Vref的驅(qū)動能力有一定要求，電壓參考的輸出電流不能太小，一般需要在電壓參考后加一級驅(qū)動電路。

　　也可以使用反相放大電路：

　　其輸入輸出關(guān)系為：Vout = Vref - Vin

　　反向放大電路的好處是，對基準(zhǔn)Vref的驅(qū)動能力要求很低，不需要緩沖電路。