电流传感器电路图

　　电流传感器电路

　　提出一种基于电荷测试的片外电流传感器电路，该电流传感器电路由4片高速电流反馈放大器（CFAs）组成，使用CLC449单片集成运算放大器作为基本组成单元。改进后的电路如图2所示。

　　电流传感器电路通过测量连接在电源线上的采样电阻两端的电压降而获得瞬态电流，因此要求电流读取放大单元要有足够高的阻抗，以避免测试电路对被测集成电路供电电流的影响。利用运放U1和U2构成的电压跟随器电路为被测电路和U3构成的差分放大器电路的输入端提供阻抗隔离。为了提高传感器电路的稳定性，本文采用性能非常优良的仪用放大电路，增加了电阻R12。

　　根据式（3）可知，若前级放大器增益（R12+R11+R9）／R12增大，则CMRR也相应增大，如果R11和R9使用的是基本相同的值，那么稍稍出现偏差也无所谓。为了能改变放大倍数，甚至可以大幅度地改变R12的值，因为式（1）中的V+和V-各自之间没有任何关系，所以CMRR也不会发生大的变化。并且在多数情况下，通过对称使用U1和U2两个运算放大器，而且R11=R9，则U1和U2两个运算放大器由CMRR引起的输出误差，相位相同而且大小相等，这样，差动放大电路的输出误差就会小到可以忽略不计。

　　AD22057电流传感器典型应用接口电路图

　　用途：用于电流传感、电机控制、加速度传感器、压力传感器、位置标志传感器、应变传感器和其他低电平信号源电路。

　　电流传感器采样电路

　　传感器输出电压是正负值，但采集器要求输入电压是正值，该如何处理？

　　普乐锐思电流传感器输出的是模拟电流信号，而多数数字采样系统测量的是电压信号，即使其同时具备电压、电流测量能力，电压通道的测量精度一般远高于电流通道。为获得更高的测量精度，电流传感器需要输出一个电压信号给采集器。这就需要在传感器后接一个采样电阻，将电流信号转化为电压信号。

　　当有客户要求将测量电流转换成电压信号输出时，普乐锐思可以提供IV变换器（IVC），方便测量。IVC根据被测电流的流向，可输出正电压值或负电压值。但有众多的采集器，仅能采集正电压信号，此时如何处理？

　　例如，采集器要求输入电压范围是0-5V，采集±100A电流传感器的输出信号，测试系统该如何搭建？

　　这需要对测试电压信号进行平移，由正负区间平移至全正区间。

　　首先需要确定IVC型号，采集器输入范围为0-5V，即动态范围为5V。IVC输出信号的动态范围一定要小于此值，超过此范围，必然有部分信号处于饱和位置，造成测试失真。IVC的标准输出有3种，分别为：±1V、±2V、±5V，动态范围分别为2V、4V、10V。10V型号超过了采集器的动态范围，不能使用。最接近5V（必须小于）的是4V，因此，优先选择±2V 输出的IVC-0102型号。

　　还有一种情况需要考虑，即传感器的过载特性，±100A电流传感器的量程为±100A，但可短时过载至±150A或以上，±100A对应的IVC-0102输出动态范围为4V，而±150A对应的动态范围为6V，超出了采集器可测量的范围。因此，需要测量高过载情况下，需选择±1V 输出的型号IVC-0101，它在±150A下的动态范围为3V，满足小于5V的要求。

　　其次，需确定信号的中点，即IVC输出零值，对应的采集器电压值。

　　一般信号中点取在动态范围的中点附近，0-5V区间最常用的信号中点为2.5V，其它常用电压还有2V、2.048V、3.3V等。请再次确认IVC输出的电压值经中点平移后可被此区间完全覆盖。

　　信号中点要求要非常稳定，此电压不能随温度、时间等产生明显漂移，因此，需要选择高精度的电压参考源，Analog Devices Inc、Texas Instruments、Linear等公司均可提供一系列高性能电压基准。采集器需要的输入电压可以通过参考电压与IVC输出电压相加（或相减）即可，通过一个简单的运放加法器即可实现。

　　其输入输出关系为：Vout = Vref + Vin

　　上述电路中，对Vref的驱动能力有一定要求，电压参考的输出电流不能太小，一般需要在电压参考后加一级驱动电路。

　　也可以使用反相放大电路：

　　其输入输出关系为：Vout = Vref - Vin

　　反向放大电路的好处是，对基准Vref的驱动能力要求很低，不需要缓冲电路。