• Компенсация падения напряжения на измерительном сопротивлении при измерении малых токов

 #10479   IgorA100
 09 фев 2022, 14:04
В большинстве случаев, для измерения тока вы преобразуете его в пропорциональное напряжение, а затем это напряжение измеряете. Используются два типичных метода такого преобразования, схемы которых показаны на Рисунке 1. Первый метод предполагает включение измерительного резистора RP последовательно с цепью протекания тока, и использование дифференциального усилителя IC1 для измерения результирующего падения напряжения (Рисунок 1а). Второй метод использует широко известный способ преобразования тока в напряжение, когда измеряемый ток из выхода инвертирующего ОУ IC1 течет через резистор обратной связи (Рисунок 1б).
Fig_1.gif
Fig_1.gif (10.73 КБ) 6020 просмотров

В первом варианте через входную и выходную клеммы протекает один и тот же ток, но на измерительном резисторе RP падает значительное напряжение. Во втором варианте падение напряжения имеет порядок от десятков микровольт до милливольт, в зависимости от качества ОУ IC1, однако измеряемый ток, втекая через входную клемму, не возвращается в схему. Такое решение может использоваться лишь для измерения токов, текущих в землю.

Схема, показанная на Рисунке 2, работает примерно так же, как схема на Рисунке 1б, в том смысле, что входной измеряемый ток вытекает из выхода ОУ. Однако выход второго ОУ возвращает ток в исследуемую цепь.
Fig_2.gif
Fig_2.gif (10.51 КБ) 6020 просмотров

Как видно из Рисунка 2, входной ток I через резистор R1 течет на выход микросхемы IC2, уменьшающий напряжение на величину IR1 относительно входной клеммы. Это напряжение равно среднему значению выходных напряжений операционных усилителей, которые устанавливаются через инвертирующие входы усилителей, подключенные к средней точке резисторов R3 и R4. В результате, напряжение на выходе IC1 должно увеличиться на величину IR2 относительно инвертирующих входов и, находящегося под тем же потенциалом, неинвертирующего входа IC2. Этот ток, вытекая из IC1, возвращается в измеряемую цепь через R2. Если R1 = R2, выходной ток будет равен входному. Поскольку выходы ОУ поддерживают одинаковые напряжения на своих входах, для измеряемой цепи сопротивление измерителя, фактически, будет нулевым.

У схемы на Рисунке 2 нет недостатков, присущих схемам на Рисунке 1. Ток, текущий в первую клемму, вытекает из второй, и падение напряжения, практически, равно нулю. В худшем случае, оно равно удвоенному напряжению смещения усилителей. Такую схему можно использовать для измерений в любых цепях, не оказывая никакого влияния на распределение в них токов и напряжений.

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=111565