运放高边电流检测

转自：http://www.devlabs.cn/?p=308

看到一个运放做的高边电流检测, 感觉很巧妙, 于是仿真了一下, 负载不变, 使用恒流源将电流从0上升到100mA,下图中蓝为仿真结果曲线, 绿色的是一条标准的一次函数曲线, 可以看出在小电流是偏差略大, 其它地方线性都很不错, 与标准曲线挺吻合.





电路如下:





分析一下原理:

根据运放虚短, R3两端电压与R1两端电压相同, 根据虚断, 运放同相输入断没有电流流入, 流过R3的电流会全部流过R4.

所以有 I*R1 / R3 = Vout / R4

解得 Vout = ((I * R1) * R4 ) / R3

如上图, 当电流为100mA时, 解得Vout = ((0.1 * 0.1) * 10000) / 1000 = 0.1V = 100mV.

下面给像之前的我一样菜的超级菜的菜鸟(虽然我现也在是菜鸟):

运放和三极管是怎么工作的呢?

首先你要明白一点, 运放是利于两个输入端之间的电压差值进行工作的, 在有反馈的系统中, 运放的输出要保证让两个输入端的电压差值为0.

好了, 上图中流过R1的电流会在运放的两个输入端产生一个电压 I*R1, 导致运放输入端电压不平衡, 所以运放需要调节输出.

对于上图, 由于同相输入端电压高于反相输入端, 所以运放输出一定会增加, 运放输出的增加会导致三极管导通程度增加, 使得三极管CE之间的压降减小, 即使同相输入端的电压下降, 从而使得两输入端电压平衡.

你可以将Q1想像成一个由运放输出控制的可变电阻, 当运放输出增加时, 它了阻值就减小, 这样一来就很容易理解了.

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