一款用于采集双向电流的差分放大电路_双向电流采样电路

本文分析了一款电流采集电路（其实就是TI的一款电流采样芯片），带有偏置电压，因此电流可正可负。

 

这是高端电流采样芯片INA199的原理图，高端是指采样电阻串联在电源的正极。厂家TI，规格书可到www.ti.com下载。原理图：

 

参考这个原理图，可以把采样电阻串联在电源的负极上也可以。运放也可以使用LMV358。

假设内部运放，输入端正极电压为$V_P$、负极电压为$V_N$。由于是负反馈，可使用电流虚断和电压虚短。

虚断：

利用叠加原理，可得$V_p = V_{IN+} \frac{R_2}{R_2+R_4} + V_{REF}\frac{R_2}{R_2+R_4}$   公式（1）

同时可得到运放负极到运放输出的表达式：

$\frac{V_N - V_{IN-}}{R_3} = \frac{V_{Out} - V_{N}}{R_1}$  公式（2）

即$V_{Out} = (1+\frac{R_1}{R_3})V_N -\frac{R_1}{R_3}V_{IN-}$     公式(3)

虚短：即$V_P=V_N$  公式（4）

将公式（1）带入到公式（3），得到：

$V_{Out} = (1+\frac{R_1}{R_3})(V_{IN+} \frac{R_2}{R_2+R_4} + V_{REF}\frac{R_2}{R_2+R_4}) -\frac{R_1}{R_3}V_{IN-}$

当$R_1=R_2$，$R_3=R_4$ 时，得到：

$V_{Out} = (\frac{R_1+R_3}{R_3})(V_{IN+} \frac{R_1}{R_1+R_3} + V_{REF}\frac{R_1}{R_1+R_3}) -\frac{R_1}{R_3}V_{IN-}$

进一步化简：

$V_{Out} = (V_{IN+}-V_{IN-})\frac{R_1}{R_3}+V_{REF}$

由这个公式可见，这是个差分放大电路，带有偏置电压。可采集双向的电流。

其实这就是运放的推导……记录以免忘记。