关于电流采样的问题

普拉卡图

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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？

maychang

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。

maychang

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。

maychang

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)。

well_kim

应该是保护作用

lugl4313820

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。

damiaa

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。

maychang

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！

chunyang

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。

chunyang

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。

maychang

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。

damiaa

@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。

Gen_X

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。