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一粒金砂(高级)

关于电流采样的问题 [复制链接]

 

image.png image.png  

图片描述:

 如图,这是一个4-20mA电流采样电路,

150Ω是采样电阻,负责把4-20mA转化为0.6-3V电压,

区别在于这个10Ω电阻的位置。

 

我的分析:

第一张图应该是电流在150Ω转化为电压信号,

经过RC滤波之后进入运放。

 

第二张图,这是我看一个视频中用到的图,

10Ω电阻是在电流采样路径上的,

不知道这样的好处,感觉在采样路径上反而增加了功耗,

也不太清楚这么设计有没有其他的用意。

 

我的问题:

第二张图的这个10Ω电阻放这里有什么特别的用意吗?

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前一电路,10欧电阻在RC滤波中并没有多大作用。RC电路中的R,因为输入信号是电流源(内阻应视为无穷大),所以是150欧。而串联10欧后,不过是160欧,时间常数增加了不到10%。所以10欧电阻对滤波作用不大。

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本帖最后由 maychang 于 2022-11-21 19:12 编辑

后一电路,10欧电阻与输入信号串联,对滤波作用更是微乎其微。

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如果要滤波,10欧电阻应该用到数千欧,而C1可以减小,例如减小到十分之一。这样时间常数不变,但若输入信号上有强干扰脉冲电压,该电阻可以限制脉冲电压尖峰,避免运放输入端损坏。为此该电阻甚至可以更大(当然电容量需要根据一阶低通转折频率选定)。

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一粒金砂(中级)

应该是保护作用

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10欧的电阻是做信号抗干扰的处理吧,刚好看到郭天祥讲了这个电流采样的课件。还有单片机的工作电压是3.3V才能用150欧的采样电阻。
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刚才用LTspices仿真了一下。

第二个图: 10欧的那个电阻大点问题不大,估计能减少功耗。

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第一个图的10欧电阻达到1K还可以。只是信号延迟,再大好像输入和输出图形不成比例了。

12.png

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4~20mA电流环,很早就开始在工业中使用了。4mA代表 “0”,20mA代表 “满度”。至于 “满度” 是多少,自己规定。 4~20mA电流环,通常使用250欧精密电阻将电流转换成电压。普通4  详情 回复 发表于 2022-11-21 19:23
所有电流环的电流-电压转换电阻的取值区间是有严格限制的,且对电阻本身有要求,所以不能任意选择。  详情 回复 发表于 2022-11-21 18:56
『第二个图: 10欧的那个电阻大点问题不大,估计能减少功耗。』 输入信号20mA时,1千欧电阻上功耗多大?计算过没有?4~20mA电流环根本不允许这么大电阻!  详情 回复 发表于 2022-11-21 14:08

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damiaa 发表于 2022-11-21 11:05 刚才用LTspices仿真了一下。 第二个图: 10欧的那个电阻大点问题不大,估计能减少功耗。 第一个 ...

『第二个图: 10欧的那个电阻大点问题不大,估计能减少功耗。』

输入信号20mA时,1千欧电阻上功耗多大?计算过没有?4~20mA电流环根本不允许这么大电阻!

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下图是不可以用的,原因是电流环的电流-电压转换电阻是有要求的,该电阻为高精度电阻(某些要求高的场合甚至是采用专用的激光微调精密电阻),串入一个普通电阻会影响到转换精度,故不可如此使用。而且,这么串并无实际意义,楼上maychang已经分析过了。

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damiaa 发表于 2022-11-21 11:05 刚才用LTspices仿真了一下。 第二个图: 10欧的那个电阻大点问题不大,估计能减少功耗。 第一个 ...

所有电流环的电流-电压转换电阻的取值区间是有严格限制的,且对电阻本身有要求,所以不能任意选择。

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damiaa 发表于 2022-11-21 11:05 刚才用LTspices仿真了一下。 第二个图: 10欧的那个电阻大点问题不大,估计能减少功耗。 第一个 ...

4~20mA电流环,很早就开始在工业中使用了。4mA代表 “0”,20mA代表 “满度”。至于 “满度” 是多少,自己规定。

4~20mA电流环,通常使用250欧精密电阻将电流转换成电压。普通4~20mA电流环,允许串联两个250欧电阻,产生两个1~5V电压,供不同仪表使用,最多串联三个。限制电阻数量,是因为电阻必定产生压降。每多一个电阻,电流源需要输出的电压就越大。一个电阻,至少输出5V,两个电阻,至少输出10V,三个电阻,至少输出15V……

20mA电流,如果通过前一图中1000欧加150欧,由欧姆定律,必定产生23V电压。一般的运放往往不能使用这么高的电源电压,也就不能输出这么高的电压。所以不允许负载电阻这么大。

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本帖最后由 damiaa 于 2022-11-22 09:08 编辑

@chunyang  @maychang 讲的有道理。 具体使用者自己参考输入输出和负载等自己考察的情况综合使用。

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纯净的硅(中级)

就电路分析,除了内部电路,一般4-20mA的前向通道输入回路都不采用这种取样,因为如法满足对路之间的抗共模要求。

就2个电路分析,后一个好些。因为0.1的电容和10欧姆的电阻是无法对抗信号中的干扰的。但对于运放的安全性,在外部瞬间的窄脉冲情况下,可以有非常好的保护作用,在过去运放靠进口的年代,这种方式实际应用很多,确实起到了保护作用。但基本不是最为滤波应用的。

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