低端电流检测电路实测

1.低端电流检测基本原理图

本例用的LM358D的两路差分运放来检测输入端的电流，基本原理图如下图所示：

低端电流检测电路的采样电阻是在负载和GND之间，通过Vout和流过采样电阻的I之间的函数关系来检测电流的大小值。

2.仿真原理图

仿真原理图是用的Multisim，结合基本原理图画出如下仿真图：

通过上图不难发现，首先看U1B的作用，可以计算出正相输入端电压V+ = V1*（R1/(R1+R2)），代入数值可以算出V+ = 1.25V，根据虚短的原理V+=V-，而且是个负反馈，所以输出电压Vout_B=V- = 1.25V。
然后再看U1A的电路原理，V3=IR3=10mV，已知Vout_B的电压1.25V，根据叠加原理，可以计算出U1A的正相输入端的电压：
V+ = Vout_B(R4/(R4+R6)) + V3*(R6/(R4+R6))，代入数值可以计算出V+的电压约是33.8mV，基本上与仿真上的XMM1电压相等。
根据虚短的原理V+=V-，V- =33.8mV。
最后计算Vout_A=V-((R5+R7)/R5)，代入数值可以计算出Vout_A=1.7576V。

3.输出电压与检测电路的函数关系推导

上述文字只是简单介绍了一下Vout_A的计算方法，下面我们来推导一下Vout_A和检测电流I之间的函数关系，只看U1A部分电路。
根据虚短原理得知V+=V- (1)
V+= Vout_B*(R4/(R4+R6)) + IR3(R6/(R4+R6)) (2)
Vout_A=V-((R5+R7)/R5) (3)
如果R4=R5，R6=R7，将三个式子一整合，可以得到：
I=(Vout_A-Vout_B)(R5/(R3*R7)) (4)
将已知数值代入等式(4),可以得到：
I=(Vout_A-1.25)*1.96 (5)
由等式5可以看出检测电流和输出电压的函数关系式，将Vout_A接入单片机的ADC，根据等式(5)可以计算检测电流的大小。