测量交流电流、电压前端采样电路
电压电流采样电路原理
电压电流采样电路原理概述电压电流采样电路是一种用于测量电路中电压和电流的重要电子电路。
它可以将电压和电流转换为与之成正比的电信号，以便进行后续的测量、控制和分析。
本文将介绍电压电流采样电路的原理及其在实际应用中的作用。
一、电压采样电路原理电压采样电路用于测量电路中的电压信号。
它通常由电阻分压电路和运算放大器组成。
1. 电阻分压电路电阻分压电路是一种常用的电压采样方法。
它通过在电路中串联一个电阻，将待测电压分压为可测范围内的电压。
电阻的阻值选择要根据被测电压和测量精度来确定。
2. 运算放大器运算放大器是一种高增益、差分输入的放大器，常用于电压采样电路中。
它可以将电压信号放大到合适的范围，以便进行后续的处理。
运算放大器还可以进行电压的滤波、增益调节等操作。
二、电流采样电路原理电流采样电路用于测量电路中的电流信号。
它通常由电流互感器和运算放大器组成。
1. 电流互感器电流互感器是一种常用的电流采样装置。
它通过将电路中的电流信号感应到次级绕组上，从而将电流信号转换为电压信号。
电流互感器的设计要考虑到被测电流和测量精度的要求。
2. 运算放大器运算放大器在电流采样电路中起到放大和转换信号的作用。
它可以将电流互感器输出的微弱电压信号放大到合适的范围，以便进行后续的处理。
三、电压电流采样电路在实际应用中的作用电压电流采样电路在各种电子设备中广泛应用。
以下是一些实际应用的例子：1. 电力系统监测在电力系统中，电压电流采样电路用于测量电网的电压和电流，以监测电力系统的运行状态。
通过对电压电流的采样和分析，可以实时监测电力系统的电压波形、电流谐波等参数，从而判断电力系统的稳定性和质量。
2. 电子设备测试在电子设备测试中，电压电流采样电路用于测量电路板上的电压和电流，以评估电子设备的性能和可靠性。
通过对电压电流的采样和分析，可以确定电子设备的功耗、效率、波形失真等参数，从而指导产品的设计和改进。
3. 电动汽车充电在电动汽车充电过程中，电压电流采样电路用于测量充电桩和电动汽车之间的电压和电流，以控制充电过程和保护电动汽车的电池。
各种电压电流采样电路设计
各种电压电流采样电路设计电压电流采样电路是一种用于测量电路中电压和电流的电子设备。
它们广泛应用于各种领域，如电力系统监测、电子设备测试和工业自动化等。
本文将介绍几种常见的电压电流采样电路设计。
电压采样电路用于测量电路中的电压信号。
以下是一种基于运算放大器的电压采样电路设计。
1.电阻分压电路电阻分压电路是最简单的电压采样电路之一、它由两个电阻器组成，将电压信号分成两部分。
一个电阻器连接到待测电压源的正极，另一个连接到负极。
通过测量电压信号之间的差异，可以计算出电源的电压。
2.差分放大电路差分放大电路是一种常见的电压采样电路。
它由两个输入端（正和负）和一个输出端组成。
正输入端连接到待测电压源的正极，负输入端连接到负极，输出端连接到运算放大器的输出。
通过测量输出电压和输入电压之间的差异，可以计算出电压信号。
3.内部反馈放大电路内部反馈放大电路是一种高精度的电压采样电路。
它包括一个运算放大器和一个反馈电阻器。
待测电压通过反馈电阻器连接到运算放大器的非反相输入端，直接连接到反相输入端。
输出信号通过反馈电阻器连接到非反相输入端。
通过调整反馈电阻器的阻值，可以实现电压采样的精度控制。
电流采样电路用于测量电路中的电流信号。
以下是一种基于电阻器的电流采样电路设计。
1.电流到电压转换电路电流采样的一种常见方法是使用电流到电压转换电路。
它将待测电流通过一个电阻器，使其转换为相应的电压信号。
输出电压信号可以通过运算放大器放大，然后通过数模转换器进行数字化。
2.霍尔效应传感器霍尔效应传感器是一种常用的电流采样电路。
它利用霍尔效应原理，将电流转换为相应的电压信号。
霍尔效应传感器受到的电流通过一个电阻器，使其转换为电压。
输出电压信号可以通过运算放大器放大，然后通过数模转换器进行数字化。
3.电阻分压法电阻分压法是一种简单的电流采样电路设计。
它通过将待测电流分成两部分，在每一部分中使用一个电阻器。
输出电压信号可以通过运算放大器放大，然后通过数模转换器进行数字化。
交流电压采样电路原理
交流电压采样电路原理交流电压采样电路是一种用于测量交流电压的电路，它能够将交流电压转换为相应的直流电压信号，从而方便我们进行测量和分析。
本文将介绍交流电压采样电路的原理及其应用。
一、交流电压采样电路的原理交流电压采样电路的原理依据于电压的采样定理。
采样定理指出，一个周期性的连续时间信号可以通过对其进行采样并在一定条件下重构出完整的信号。
在交流电压采样电路中，我们将要测量的交流电压信号进行采样，然后将采样后的信号转换为直流信号，从而实现对交流电压的测量。
交流电压采样电路通常由以下几个关键部分组成：1. 采样电阻：采样电阻是将交流电压转换为电流信号的关键元件。
当交流电压施加在采样电阻上时，根据欧姆定律，电压与电流之间存在线性关系。
采样电阻的阻值需要根据被测电压的幅值和频率来选择，以保证采样电路对电压的影响尽可能小。
2. 采样电容：采样电容用于平滑采样电阻上的电流信号，以便更好地转换为直流电压信号。
采样电容的容值需要根据被测电压的频率来选择，以保证对交流信号的采样不产生明显的失真。
3. 整流电路：整流电路用于将交流电流转换为直流电流。
常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
在半波整流电路中，只有正半周期的信号被保留，而负半周期的信号被截断。
而在全波整流电路中，正负半周期的信号都被保留。
4. 滤波电路：滤波电路用于平滑整流后的直流电流信号，以便更好地转换为直流电压信号。
常见的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路。
电容滤波电路通过电容器对电流进行平滑滤波，而电感滤波电路则通过电感器对电流进行平滑滤波。
5. 放大电路：放大电路用于放大滤波后的直流电压信号，以便更好地显示和测量。
放大电路通常由运算放大器等元件构成，通过合适的放大倍数将输入信号放大到合适的范围内。
二、交流电压采样电路的应用交流电压采样电路广泛应用于各种电力系统、电子设备和通信系统中。
以下是几个常见的应用场景：1. 电力系统监测：交流电压采样电路可用于电力系统中对电压的监测和测量。
常用电流和电压采样电路
2常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器（DSTATCOM ）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2-1可知DSTATCOM 的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM 的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
图2-1 DSTATCOM 系统总体硬件结构框图2.2.11 常用电网电压同步采样电路及其特点.1 常用电网电压采样电路1从D-STATCOM 的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC 滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。
其中R 5=1K Ω，5pF，则时间常数错误！未因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成，实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求。
C 4=1找到引用源。
<<l ms，[1]2.1电网电压采样电路2.2 常用常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
ADMC401芯片的脉宽调制PWM 发生器有专门的PWMSYNC 引脚，它产生与开关频率同步的脉宽调制PWM 的同步脉冲信号。
单片机交流电流采样电路原理
单片机交流电流采样电路原理一、单片机交流电流采样电路原理1、什么是交流电流采样电路？交流电流采样电路是一种信号采样电路，可以采集和转换交流电流信号，并输出数字信号，以便单片机能够对其进行分析处理。
它由三个主要组成部分组成：交流电流传感器、放大电路、数字采样模块。
这种采样电路具有多种功能，可以检测交流电流的强弱、带宽及频率特征，从而辨别出信号并进行分析处理。
2、交流电流传感器的结构和原理交流电流传感器的结构包括交流电流传感器和相应的信号处理电路。
交流电流传感器是将交流电流转换为可检测的直流电压信号的装置，它一般由线圈、电容、电阻等组成。
交流电流通过线圈，经线圈产生的磁场施加到传感器上，电容和电阻用来隔离原始信号和处理信号，从而得到可检测的电压信号，这些信号均为负极性。
3、放大电路的结构和原理放大电路是将电压信号进行放大的装置，它一般由放大器、偏置电路、衰减电路以及输出电路等组成。
放大器承担着将原始信号的电压放大的功能，偏置电路负责将放大器的放大范围调整到最佳位置，衰减电路用来调整放大器的放大倍数，输出电路用来把放大电路输出的电压接到单片机上。
4、数字采样模块的结构和原理数字采样模块是一种数字信号处理装置，它能够将放大后的电压信号转换为数字信号，并发送给单片机或对应的外部设备进行处理和分析。
数字采样模块由ADC、滤波电路、降噪滤波电路、接口电路等组成。
ADC用来将放大后的电压信号转换为数字信号，滤波电路负责去除频率超出设定范围的信号，降噪滤波电路用来去除背景噪声，接口电路用来把转换成的数字信号发送出去。
交流电流采样电路是一种检测交流电流信号的装置，它可以将交流电流信号转换为可检测的数字信号，从而使单片机可以对其进行分析处理。
由于该装置具有传感器、放大电路和数字采样模块三大部分组成，所以它的结构相对比较复杂，但是由于其功能十分强大，已经成为现代工业控制系统的基础设备之一。
常用数字万用表的基本原理和维修
我们常用的万用表基本都是用７１０６为核心做的，例如８３０，９２０５，９２０８等等这些表．很多厂家在设计电路时会考虑对7106做适当的保护措施,例如在图中的IN+与地之间接一个三极管,将电压限制在1V以内.如果出现误操作导致高压进入,这个三极管被击穿短路,使得7106不会损坏.如果发现万用表在电压档一直显示0V 的话,就检查这部分电路.芯片损坏的几率还是比较小的,大部分都是外围元件坏了.7106是个典型的3位半AD转换器,基本原理如下:7106的基本量程是200mV,所以相应的测量范围就是2V,20V,200V......(很多表交流电压上限是750V,是因为元器件耐压的问题,而且通常也不需要太大的量程).直流电压测量原理前面几个是分压电阻,分别对应个量程.如果表坏了根据这个图可以很快的判断出故障部位.这种表的刀盘很复杂,拆的时候一定要注意刀盘弹簧片的位置,查找走线方向时一定要仔细,一不小心就看错了.交流电压测量:前端电路与支流电压完全相同,只是多了个整流电路.与普通指针表二极管整流不同,数字表都用运放整流,精度会高很多.如果你的表在直流电压和电流档都正常,就是在交流电压和交流电流档有问题的话,不用怀疑,肯定是这部分出了问题.这里的整流一般都用TL062和2个1N4148,在电路板上很好找.新加一张实际图,图中的TL062就是整流用的(不同的表所在的位置可能会不一样).这部分损坏的话交流就会出问题.直流电流和交流电流档.电路都相同,前面的电阻是电流采样电阻,区别也仅限于交流多了整流电路.电流档一般也就是误测电压烧掉保险(通常是500mA),再厉害点的有可能把采样电阻烧坏,有些表有图中的2个保护二极管,也有可能击穿短路,根据具体情况自己判断吧通常最容易出现的是在电阻档测量电压损坏.稍微负责任一点的厂家都会加上图中的PTC,这对在电阻档测量电压这种非正常情况的保护作用是非常显著的.看图可知,如果在电阻档测电压,会通过PTC和9013(就是前面所说的保护三极管)构成一个回路,此时电流很大,PTC的阻值会随温度上升而迅速增加,使表不至于烧坏.至于7106,因为前面还有一个比较大的电阻(最小也不会低与100K),而且被9013将电压钳位,一般不会损坏.当然,如果你的表没有这些保护措施那就例外了.测量电阻时:图中的几个电阻是被当作基准电阻的,Vref是个2.8V的基准电压,测量时,被测电阻与相应档位的基准电阻相互串联,根据分压定律,通过被测电阻两端的电压即可算出阻值.如果出现某个档不准或者有故障的话检查相应的电阻.其他的附加功能就不说了总结比较常见的问题:电阻档全显示0:图中的T1(9013)短路电阻档全显示OL或者1:R2或者前端某处断开(包括刀盘接触不良)电压档全显示0:同电阻档全显示0电压档全显示OL或者1:电压档原理图中最下面那个分压电阻断电流档全显示0:保险断或者保护二极管击穿最常见的烧表大概就是电阻档了.其实很多都不是芯片挂了,而是保护用的三极管被击穿了,应该多检查这些.拆了个手上胜利早期的VC168,实在是佩服设计这表的人，这么复杂的刀盘也不知道怎么画出来的.而且间距这么小,安全方面肯定不过关,不过这也是这类表的通病.就那么大个地方要设计这么多档位也真是不容易.。
常用电流和电压采样电路
2常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2-1可知DSTATCOM 的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM 的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
图2-1 DSTATCOM 系统总体硬件结构框图2.2.11 常用电网电压同步采样电路及其特点.1 常用电网电压采样电路1从D-STATCOM 的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC 滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。
其中R 5=1K Ω，5pF，则时间常数错误！未因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成，实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求。
C 4=1找到引用源。
<<l ms，[1]2.1电网电压采样电路2.2 常用常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
ADMC401芯片的脉宽调制PWM 发生器有专门的PWMSYNC 引脚，它产生与开关频率同步的脉宽调制PWM 的同步脉冲信号。
各种电压电流采样电路的设计
常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器（DSTATCOM)系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2—1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号;2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
控制电路电路主电路图2—1 DSTA TCOM系统总体硬件结构框图1.1常用电网电压同步采样电路及其特点1。
1。
1 常用电网电压采样电路1从D—STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时,连接电抗器内没有电流流动，而D—STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制,因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2—2所示同步电路由三部分组成,第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差,该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率,即该误差可忽略不计。
其中R5=1K ，C4=15pF,则时间常数〈<l ms，因此符合设计要求；第二部分由电压比较器LM311构成,实现过零比较；第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求[1］。
1。
1.2 常用电网电压采样电路2常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
ADMC401芯片的脉宽调制PWM发生器有专门的PWMSYNC引脚，它产生与开关频率同步的脉宽调制PWM的同步脉冲信号。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测量型电流互感器使用方法:
典型应用电路如图所示:
用法一：
推荐用户按电路图一所示， 输入额定电流为5A ，次级（副边）会产生一个2.5mA 的电流。
通过运算放大器，用户可以调节反馈电阻R 值在输出端得到所要求的电压输出。
而电容C 及电阻r 是用来补偿相移的。
如用户使用软件补偿或不需要补偿相移的场合，电容C 及电阻r 可以不接。
图中运算放大器为OP07系列。
运算放大器的电源电压通常取±15V 或±12V 。
图中反馈电阻R 要求精度优于1%，温度系数优于50ppm 。
电路参数的确定：
1．反馈电阻R 的值，反馈电阻R= V0/Ii ，如果要求输出电压很精确，则R 可取略小于V0另串联一个可调电阻进行微调，以达到所要求的精度。
2．补偿电容C 及补偿电阻r 的值：C 的经验值一般为0.01----0.033μF,
如果C 选0.033,则 r=95×（22R/ФC-1）1/2 如果C 选0.022，则 r=143×(15R/ФC-1)1/2
其中，R 为反馈电阻的值，以K Ω为单位：Фc 为每只互感器上标的未补偿前的相移值，以分为单位。
计算出来的补偿电阻r 的值是以K Ω为单位的。
用法二：
如电路图二所示，并电阻直接输出电压。
优点：采样电路简单，由于不使用运放，不需要外接直流电源，避免了运放的温飘等不稳定因素，大大提高了可靠性。
缺点：带载能力弱，由于负载大相位差变大,动态范围减小。
应用实例
用 GCT–201B 设计一个电路，其额定输入电流为5 A ，输出电压为5V 。
（GCT–201B 上标的Фc 为15′），参数确定如下：
1. 反馈电阻R=VO/Ii=5V/
2.5mA =2K Ω
2. 补偿电容C 及补偿电阻r 的值：
如果C 选0.033μF,则 r=95×（22R/ФC-1）1/2 =95×（22 ×2/15-1）1/2 =132K Ω。
如果C1选0.022μF ，则 r=143×(15R/ФC-1)1/2 =143×（15 ×2/15-1）1/2 =143K
测量型电压互感器使用方法:
典型应用电路如图所示
图一 图二
用法一：
推荐用户按电路图一所示 ：输入电压经限流电阻R ′，使流过GPT–202B 电压互感器初级（原边）的额定电流为2mA （或某个用户自定的理想值），副边会产生一个相同的电流。
通过运算放大器，用户可以调节反馈电阻R 的值在输出端得到所要求的电压输出。
电容C 及电阻r 是用来补偿相移的。
如用户使用软件补偿或不需要补偿相移的场合，电容C 及电阻r 可以不接。
图中运算放大器为OP07
系列，运算放
大器的电源电压通常取±15V或±12V。
图中反馈电阻R和限流电阻R′要求精度优于1%，温度系数优于50ppm。
推荐使用状态是2mA/2mA。
电路参数的确定：
1．限流电阻R′的值：通常选择初级（原边）的额定电流为2mA，R′=V0/2mA
2．反馈电阻R的值，反馈电阻R= V0/Ii，如果要求输出电压很精确，则R可取略小于V0/Ii，另串联一个可调电阻进行微调，以达到所要求的精度。
3．补偿电容C及补偿电阻r的值：C的经验值一般为0.01----0.033μF,
如果C选0.033,则 r=95×（22R/ФC-1）1/2
如果C选0.022，则 r=143×(15R/ФC-1)1/2
其中，R为反馈电阻的值，以KΩ为单位：Фc为每只互感器上标的未补偿前的相移值，以分为单位。
计算出来的补偿电阻r的值是以KΩ为单位的
用法二：
如电路图二所示，并电阻直接输出电压。
优点：采样电路简单，由于不使用运放，不需要外接直流电源，避免了运放的温飘等不稳定因素，大大提高了可靠性。
缺点：带载能力弱，由于负载大相位差变大,动态范围减小。
应用实例：
用 GPT–202B设计一个电路，其额定输入电流为100V，输出电压为5V。
（GCT–202B上标的Фc为15′），参数确定如下：
1．限流电阻R′首先选择初级额定电流为2mA，R′=100V/2mA=50 KΩ
2．反馈电阻R= V0/Ii =5V/2mA =2.5KΩ
3．补偿电容C及补偿电阻r的值：
如果C选0.033μF,则 r=95×（22R/ФC-1）1/2 =95×（22 ×2.5/15-1）1/2 =155KΩ。
如果C1选0.022μF，则 r=143×(15R/ФC-1)1/2 =143×（15 ×2.5/15-1）1/2 =175KΩ。