基于运算放大器的四线法并联式电流测试仪

摘要

随着社会的智能化和科学技术日新月异发展的年代，在日常的生活和学习中越来越多接触到新的电子产品，PCB电路板构成的产品在常规检测与维修工作上成了产品检验的有力的保障。批量检测电路板的好坏和电路电流的检测技术亟待进一步简便、快捷、精准的测量。通常电流测量时需要将测量仪表串联接入电路，或者将被测导线穿过测量磁环。因此，研究一种可以与导线并联测量电流的方法，在PCB等电流测量检测等场合可带来便利，具有实用意义。
　　本研究通过分析常见几种电流测量方法，深入分析其适用场合和测量利弊，针对目前PCB电路板在线测量的市场现象，设计了一种低成本、可以与微小阻值导线并联测量导线中电流的方法和电路。本测试电路依托运算放大器的特性和工作方式，选用具备高增益、低失调的高精度型运算放大器为核心器件，设计实现了并联式电流测量方法。此种方法改变了在传统测量PCB板电流的检测方法会在某些特定的场合给测试的带来不便，使其在PCB电路板测试检修等较小电流情况实现不需要断开PCB铜箔线条即可测量电流。
　　本文设计给出了一种并联式电流测量电路，包括基于OP177型精密运放的主测量电路，以及由取样电阻和IRF630型VMOS管等构成的测量电流量程扩展电路。论文对电路原理进行了详细分析和仿真。对元器件的遴选进行了分析对比。采用PROTEUS对设计的电路进行了仿真验证。仿真结果表明，当被测导线阻值在≥50mΩ时，2mA~200mA范围内电流测量误差≤4％，在3mA~200mA范围内电流测量误差﹤3%。实际搭建电路中当被测导线阻值在≥50mΩ时，2mA~200mA范围内电流测量误差≤6%，在4mA~200mA范围内电流测量误差﹤2%。测试表明，该电路可以实现并联电流的测量，测量误差及变化趋势和仿真结果基本相符。主要是由于仿真的环境为理想的环境下测量而实际测量电路的时候受实验设备、环境、人为读数等诸多因素的影响。

目录

声明

第1章 引 言

1.1 课题的背景及意义

1.2 常见的电流检测技术

1.3 并联电流测试技术现状

1.4 课题研究内容

第2章 四线法并联式电流测试仪原理分析

2.1 常用的电流测量原理

2.2 四线法并联式电流测试仪测量原理分析

2.3 本章小结

第3章 四线法并联式电流测试仪硬件电路设计

3.1 四线法并联式电流测试仪电路结构设计

3.2 运算放大器的遴选

3.3 四线法测量探针

3.4 测量电路设计

3.5 减法电路设计

3.6 本章小结

第4章 四线法并联式电流测试仪的仿真结果与数据分析

4.1 四线法并联式电流测试仪的仿真结果

4.2 实际电路的搭建

4.3 传统测量和四线法并联式电流测试仪的对比

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2展望及有待进一步解决的问题

参考文献

致谢