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运算放大器电压、电流信号检测电路分析作者：linxiyiran 日期：09.09.13/ARM-A VR嵌入式开发论坛1、运放实现电流检测：原理：将电流信号转化为电压信号，然后送ADC处理。
很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路。
如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会产生0.4~2V的电压差。
由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。
故：(V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a(V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b由虚短知： Vx = Vy ……c电流从0~20mA变化，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。
2、运放实现电压检测：原理：电压信号转化为电流信息，此处的运放没有比较器的功能。
电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。
图十就是这样一个电路。
上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。
只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知 V1 = V2 ……c如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流基本相同。
IA2410高电压，高方向性电流检测放大器概述IA2410是完善的，定向，高电压高方向性电流检测放大器可用于便携式电脑，智能电池组、汽车、路由应用等等需电流监测及电流控制回路的电源管理应用产品。
IA2410是一款高成本效益、高附加值的电流检测放大器，它对功率要求低且可检测很多种强度的电流。
并且采用非常小巧的5脚SOT-23或 8脚SOIC封装。
IA2410通过传感电阻在高电压端测量传输电压。
使用小阻值电阻传感器测量大电流同时保证在该电阻上的压降很小。
IA2410是单路信号输入，+5V~+36V供电。
它的电流输出可由电R转化为以地为参考的电压。
电流放大器系数可通过调节外部电阻的比值来调整。
阻OUTIA2410的一个特点是输出电压与外部温度成正比。
可用于温度补偿。
因此，在PCB电路中可用IA2410作为廉价的温度传感器。
特性●定向高方向性电流检测功能●内部集成温度传感器● 可选择用于温度测量 ● 整个量程精度达到0.2% ● +5V~+36V 供电 ● 90uA 最大电流 ● 9uA 关断电流● 工作温度范围-40°C ~ +85°C ● 85dB 的功率抑制● 5脚 SOT-23 或 8脚 SOIC 封装应用● 电池充电器 ● 直流电机控制 ● 智能电池组 ● 后备系统 ●电流控制内部功能电路图详细描述IA2410高方向性电流传感放大器的+5V~+36V 供电输入无需另外的输入管脚，直接从RG1和RG2提供所需电压。
见内部功能电路图，IA2410的工作流程大致如下：从电压源出来的电流在电阻SENSE R 上产生压降SENSE V 。
因为LOAD I 相对于流过RG2的电流可以忽略，所以电流检测感应放大器转换的输入电压为RG2管脚2RG V 。
2(*)RG SOURCE LOAD SENSE V V I R =-放大器的开环增益推动没有转换的RG1管脚的输入，RG1管脚的输入被一同样的方法转换为电压，此压降等于LOAD I *SENSE R 。
Shenzhen Sunyuan Technology CO., Ltd. ISO-AMP I/U ConverterISO 系列直流 I-U-S 信号隔离转换器产品特征ISO 系列直流I-U-S 电流信号隔离转换器是一种将直流电流信号转换成按比例输出的与负载隔离的直流电压信号的IC ，产品广泛应用在电力、远程监控、仪器仪表、医疗设备、工业自控等各个需要电量隔离测控的行业。
● 精度等级：0.1级、0.2级、0.5级。
● 0-10mA/0-20mA/4-20mA 等国际标准信号输入，可输出标准的隔离电压信号0-5V/0-10V ，高负载能力。
● 全量程范围内极高的线性度（非线性度<2%） ● 采用进口元器件，高度集成化，温度特性较好型号及定义 通用参数ISO-A □-P □-O □-S □ 精 度---------- 0.1%，0.2%，,0.5%电源要求---------- DC5V 、12V 、24V ，±10%工作温度---------- -25~+70℃ 工作湿度---------- 10~90%(无凝露)输入信号 存储温度---------- -45~+85℃ A1：0-1mA 存储湿度---------- 10~95%(无凝露) A2：0-10mA 隔 离---------- 信号输入/输出/辅助电源 A3：0-20mA 绝缘电阻---------- ≥20M ΩA3：4-20mA 耐 压---------- 信号输入/输出/辅助电源 A4：用户自定义 3KVAC ，50Hz ，30秒钟，漏电流 1mA 供电电源 耐冲击电压-------- 3KV ， 1.2/50us(峰值) P1:DC24V P2:DC12V P3:DC5V P4:DC15V 外形尺寸及引脚描述： P5:用户自定义 输出信号O4: 0-5V O5: 0-10VO6: 1-5V O7:用户自定义 输出隔离电源S1: 9VDC S2: 12VDC S3：15VDC输入参数输出参数单列直插12脚（SIP 12）封装。
pwm-24信号放大器说明书（原创版）目录1.PWM-24 信号放大器概述2.PWM-24 信号放大器的主要特点3.PWM-24 信号放大器的工作原理4.PWM-24 信号放大器的应用领域5.PWM-24 信号放大器的安装与维护6.PWM-24 信号放大器的注意事项正文一、PWM-24 信号放大器概述PWM-24 信号放大器是一款高性能的信号放大器，适用于各种工业自动化控制系统和仪器设备。
该放大器以其出色的抗干扰性能、低失真和宽广的工作范围而受到用户的青睐。
二、PWM-24 信号放大器的主要特点1.高增益：PWM-24 信号放大器具有高达 1000 倍的信号放大能力，能满足各种信号传输需求。
2.抗干扰能力强：该放大器具有出色的抗电磁干扰和抗射频干扰性能，能在恶劣的电磁环境中保持稳定的信号传输。
3.低失真：PWM-24 信号放大器的信号失真度小于 1%，能保证信号的精确传输。
4.宽工作电压范围：该放大器的工作电压范围为 12-30V，适用于各种工作环境。
三、PWM-24 信号放大器的工作原理PWM-24 信号放大器采用差分输入方式，能有效抵消共模输入信号，提高抗干扰性能。
其内部采用运算放大器构成，具有极高的电压放大倍数。
四、PWM-24 信号放大器的应用领域PWM-24 信号放大器广泛应用于工业自动化控制系统、仪器仪表、数据采集、信号传输等领域。
五、PWM-24 信号放大器的安装与维护1.安装：PWM-24 信号放大器采用标准 DIN rail 安装方式，方便安装在各种控制柜内。
2.维护：使用过程中，应定期检查放大器的工作状态，如有异常应及时处理。
六、PWM-24 信号放大器的注意事项1.在使用过程中，应确保输入信号不超过放大器的最大输入范围，以免损坏放大器。
2.避免在高温、潮湿的环境中长时间工作，以免影响放大器的性能和寿命。
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4-20ma电流信号放大器简介什么是信号隔离器？安装注意什么？工业控制系统中，时长能够见到信号隔离器的身影。
那么，什么是信号隔离器？信号隔离器安装注意什么？接下来，专注研发、设计、生产工业控制产品的——小编为您解答。
什么是信号隔离器？信号隔离器别名信号隔离器、信号转换器、信号调理器，是工业控制系统中较为重要的构成部分， 信号隔离器是一种采用光电隔离原理或者磁电隔离原理，将输入信号进行隔离和转换后输出的电子设备。
它的优势在于，对高、低频干扰信号的抑制方面均有着不错的表现。
使在大功率变频控制系统中依然能够可靠的使用。
信号隔离器安装注意什么？由于信号隔离器生产厂家不同，所以，在安装产品的时候对信号隔离器的生产工艺、接线定义是不一样的。
不过，它的使用场合基本上是相同的，因此，对于产品的维护方面基本相同。
1、使用前，小编建议施工人员，先详细的查看一下信号隔离器使用说明书，掌握一下产品的性能知识和使用方式。
2、作为信号隔离使用时，施工人员需要先将输入端串入环路电路中，然后，输出端接取样回路。
3、作为隔离配电使用时，施工人员需要将输入端并入电源电路中，然后，输出端接变送器。
4、如果安装后，遇到信号隔离器不正常工作的情况，施工人员需要检查一下接线方面是否正确，注意电源有无及极性反正。
主要特性:>>精度等级：0.1级、0.2级。
产品出厂前已检验校正，用户可以直接使用>>所有输入、输出及供电电源之间全部互相隔离。
>>辅助电源：5V/12V/15V/24VDC（范围±10%）>>四路国际标准信号输入:0-5V/0-10V/1-5V,0-10mA/0-20mA/4-20mA等>>四路输出标准信号：0-5V/0-10V/1-5V,0-10mA/0-20mA/4-20mA等，具有高负载能力>>全量程范围内极高的线性度（非线性度<0.2%）>>标准DIN35 导轨式安装（尺寸：120 x 70 x 43mm）>>具有较强的抗电磁干扰和高频信号干扰能力应用：>>模拟信号数据隔离、采集和变换，信号隔离器>>隔离4-20mA或0-20mA信号传输>>工业现场信号隔离及变换>>信号长线无失真传输>>仪器仪表信号收发>>电力监控、医疗设备隔离>>变频器信号隔离采集>>PLC/FA 电机信号隔离控制>>非电量信号变送产品最大绝对额定值：Continuous Isolation Voltage（持续隔离电压）:3000VDCJunction Temperature（工作温度）:+85℃Storage Temperature （存贮温度）:+150℃电源电压范围：±10%Vin注意：如果超出上述范围，产品可能会引起永久性损坏。
电流检测放大器原理
电流检测放大器是一种电子设备，用于测量和放大电路中的电流信号。
电流检测放大器的原理基于欧姆定律和放大器的放大功能。
在一个电路中，电流通过导体中的电子流动。
通过将一个电流检测电阻连接到电路中，我们可以利用欧姆定律来测量通过电阻的电压。
电流检测放大器通过将该电压信号放大来实现对电流的测量。
电流检测放大器通常将电流检测电阻连接到一个差动放大器中。
差动放大器是一种放大器，可以将输入信号的差异放大为输出信号。
电流检测电阻连接到差动放大器的输入端，将通过电流检测电阻的电压信号作为输入信号。
差动放大器的输出信号经过放大后，可以连接到显示器、记录仪或其他测量设备中。
这样，我们就可以通过测量输出信号来得到电路中的电流值。
为了准确测量电流，电流检测电阻的阻值需要根据电流范围进行选择。
通常，我们可以使用可变电阻来调整电流检测电阻的阻值，以适应不同的测量需求。
总的来说，电流检测放大器通过将电流检测电阻连接到差动放大器中，并利用放大器的放大功能来实现对电流信号的测量和放大。
这种原理使得电流检测放大器成为实现精确电流测量的重要工具。
IA2410高电压，高方向性电流检测放大器
概述
IA2410是完善的，定向，高电压高方向性电流检测放大器可用于便携式电脑，智能电池组、汽车、路由应用等等需电流监测及电流控制回路的电源管理应用产品。
IA2410是一款高成本效益、高附加值的电流检测放大器，它对功率要求低且可检测很多种强度的电流。
并且采用非常小巧的5脚SOT-23或 8脚SOIC封装。
IA2410通过传感电阻在高电压端测量传输电压。
使用小阻值电阻传感器测量大电流同时保证在该电阻上的压降很小。
IA2410是单路信号输入，+5V~+36V供电。
它的电流输出可由电
R转化为以地为参考的电压。
电流放大器系数可通过调节外部电阻的比值来调整。
阻
OUT
IA2410的一个特点是输出电压与外部温度成正比。
可用于温度补偿。
因此，在PCB电路中可用IA2410作为廉价的温度传感器。
特性
●定向高方向性电流检测功能
●内部集成温度传感器
● 可选择用于温度测量 ● 整个量程精度达到0.2% ● +5V~+36V 供电 ● 90uA 最大电流 ● 9uA 关断电流
● 工作温度范围-40°C ~ +85°C ● 85dB 的功率抑制
● 5脚 SOT-23 或 8脚 SOIC 封装
应用
● 电池充电器 ● 直流电机控制 ● 智能电池组 ● 后备系统 ●
电流控制
内部功能电路图
详细描述
IA2410高方向性电流传感放大器的+5V~+36V 供电输入无需另外的输入管脚，直接从RG1和RG2提供所需电压。
见内部功能电路图，IA2410的工作流程大致如下：
从电压源出来的电流在电阻SENSE R 上产生压降SENSE V 。
因为LOAD I 相对于流过RG2的电流可以忽略，所以电流检测感应放大器转换的输入电压为RG2管脚2RG V 。
2(*)RG SOURCE LOAD SENSE V V I R =-
放大器的开环增益推动没有转换的RG1管脚的输入，RG1管脚的输入被一同样的方法转换为电压，此压降等于LOAD I *SENSE R 。
运算放大器输入偏置电流非常小，等于
LOAD I *SENSE R = OUT I * 1G R OUT I = LOAD I *SENSE R / 1G R
输出电流可由OUT R 转换为以地为参考的电压OUT V
OUT V = LOAD I *SENSE R * OUT R / 1G R
温度传感特性
此电流检测感应放大器具有极小的输入温度漂移。
如果外部电阻SENSE R ,OUT R ,1
G R 和2G R 具有很低的温度系数，那么温度对整个系统的影响不大。
然而，如果传感电阻有较高的温度系数，例如PCB 板的敷铜，那么温度将对系统的精度造成影响。
对于这个问题，可以通过微控制器获得电压与温度的比，然后由微控制器补偿由温度造成的增益变化。
温度与输出电压的等效关系如下：
OUT V (T) = (kT/q)(25)[ln(9)]
K=麦克斯韦常数=23
1.38110e -⨯
T=温度（单位：开尔文） q=基本电荷=19
1.610e
-⨯
图示例子的温度特性的优点：
Gain = OUT I /LOAD I 或Gain = OUT V /LOAD I
= (LOAD I *SENSE R /1G R )(1/LOAD I ) = (SENSE R )(OUT R )/1G R = SENSE R /1G R
假设: SENSE R 和变化轨迹在 7°C范围内 (注释 1)
SENSE R : Tc = 0.4%/°C (PCB敷线)
Ta: -40°C to +85°C => Ta = 22.5°C ± 62.5°C 推出: ΔSENSE R / SENSE R = (0.4%)(±62.5°C) = ± 25% 没有温度补偿
因为ΔSENSE R = ± 25%， 所以Gain = ± 25% 有温度补偿
eff G = (± 7°C)(0.4%/°C) = ± 2.8%
eff G , 有效增益, 由基于温度变化的微控制器调整。
注释1：这里假设的7°C与SENSE R 和变化轨迹温度不同。
它包了微控制器能够转换变化温度为数字信号的精度。
这个数字信号表征了温度系数从接点到封装，从封装到周围环境和变化轨迹与SENSE R 的关系。
为了获得全部温度下电流检测输出的电压比值，SHDN 管脚突发3个脉冲。
脉冲队列和时间见图1。
这个脉冲要求比HIGH T 高，比LOW T 低。
在第3个脉冲的上升沿内部信号Temp_ON 变高使得TEMP V 输出。
在START T 后，当所有的内部交换都停止且TEMP V 保持不变时，TEMP V 被采样读取。
在时间ON T 后芯片自动切换到电流检测模式。
当关断模式（低电流消耗）和电流检测模式（正常模式）之间切换时，临近的关断信号脉冲时间间隔大于SENSE T ，避免电流检测在3个关断脉冲后进入温度测量模式。
图1.温度测量队列
mm的铜箔接地，不要有空隙。
超过上表的范围注释1：此元件安装在标准PCB板上时用1002
将造成器件的永久损坏，而且长时间工作在最大限定值会降低器件性能。
推荐使器件工作在
下表中的电性能范围之内。
电性能
直流，交流特性
除非另做说明：V RG1 = +5V to +36V, RG1 = RG2 = 200W , V SENSE = 0V, T A = +25°C
所有 100%的产品都在Ta = +25°C. The -40°C~ +85°C 设计的温度条件下测试过。
V是通过检测感应电阻的电压
注释1：
SENSE
C是OUT脚的等效负载电容。
注释2：
out
典型性能数据
典型应用
应用提示
IA2410可以通过不同的电阻值检测多种强度电流。
见下列一些典型的工作值
SENSE R 值的选择
sense R 值的选择基于以下标准，这些标准有些方面是对立的。
要得到小的电压损耗，就
用较小的sense R 。
另一方面，在低电流时要获得最大精度，就要选用较大的sense R 。
因为对于大感应电压，便移已经不再那么重要了。
另一个标准是关于功耗的。
感应电阻应该可以降低功率损耗。
如果电阻超过了额定功耗，检测值就会发生便移和下降，并可能使RG1和RG2的差分电压超过元件的额定最大值。
要求选用自感系数小的sense R ，以减小被测电流中高频成分的影响。
这里可以选用自感系数小的金属膜电阻。
IA2410需要RG1与OUT 之间的电压动态变化空间至少为3.5V 。
这只要sense V 增大，在RG1上的压降就可以达到对电压动态变化空间的要求。
max 1 3.5 3.5(*) 3.5OUT RG SOURCE SENSE SOURCE LOAD SENSE V V V V V V V I R V
=-=--=--
max max ( 3.5)/SENSE SOURCE OUT LOAD R V V V I =--
选择1G R 和2G R
选择1G R 和2G R 的值来确定电流增益，电流增益=/sense G R R ，其中12G G G R R R ==。
G R 的最小值受到输入阻抗的限制，在片上输出最大电流1.5mA 时，芯片封装内走线的输入
阻抗约为0.2Ω。
如果G R 减小，输入阻抗对增益影响的比例就增大。
例如，G R 为推荐的最小值50Ω，那么输入阻抗0.2Ω，对增益的影响只有0.4%。
这个误差可以通过调整G R 和OUT R 来补偿。
在最大输出电流时，
max max /1.5G SENSE R V mA =
在给定SENSE V 条件下，G R 减小则OUT I 增大。
功率消耗在OUT R 而不是消耗在负载上。
输入电流1,2G I ，输入失配电流OS I 和G R 的影响所造成的误差如下：
121,2[%]{[(()*)(*)]/}*100G G RG G OS SENSEfullscale Error R R I R I V =-+
例如：假设12200G G R R ==Ω，1%±
1,245RG I uA =
1.5os I uA =
得：[%]{[((4Error =Ω*45)(200uA +Ω*1.5)]/100}*1000.48%uA mV = 减小1G R ，2G R 和减小他们的公差或增加SENSE V （增加SENSE R ）可以减小误差。
选择OUT R
选择OUT R 的值使得在全刻度OUT I 电流下获得要求的全刻度输出电压。
OUT I 由1G R ，2G R 和SENSE R 决定。
OUT R 的上限由元件的输入阻抗决定。
输入阻抗应该大于OUT R ，否则测量精度会下降。
