有乙個兩相四線的步進電機，需測量其a、b兩相的電流大小，電機線圈的電阻為0.6ω，電感為2.2mh。打算在a、b相各串接乙個0.1ω的取樣電阻，然後通過放大電路，送到微控制器取樣（stm32，12位ad取樣），放大的電壓值是最大應為3v。電路如下。我在這裡討論其中的取樣放大電路。很多東西平時在書本上學到爛熟，但真正在實戰時，還是碰到了不少問題。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。因此，在這裡總結一下，供自己學習之用，或許也可給大家一點點幫助。
圖1 步進電機系統結構圖
這裡暫時不討論放大電路的工作原理，直接使用放大器的虛短（短路）和虛斷（斷路）性質來分析這一類電路，之所以在前面加個虛字，是因為放大器的兩端並不是真正的短路或斷路。如下圖所示，虛短：up=un，虛斷：ip=0; in=0。無論放大器接在何種電路中，這兩個式子都是成立的。
圖2 放大器性質
電壓跟隨，聽名字應該就能想到，它的作用就是輸出電壓uo應該是隨著輸入電壓ui變化而變化的（uo=ui），如下圖所示，由上面講到的虛短性質，很容易得到ui=up=un=uo。有人會疑問，直接把ui接到uo，豈不是更加方便，要這個做什麼。這個就要看電路需求而定了。電壓跟隨器的作用一般是起到隔離的作用，輸入的電流太大的話，也不影響到輸出的電流。
圖3 電壓跟隨器電路圖
說了這麼多，也沒有看到放大器起到放大的作用，那麼它是如下做到放大的電壓作用的呢，且看下面這個電路。
圖4 電壓放大電路
從圖4可以看到電路將輸入電壓放大了-3倍，這個負號**，在圖4中的公式推導已經說得很明白了。充分利用虛短和虛斷的性質，加上外接電路，可以實現放大電壓的功能（當然也可以縮小電壓）。這個電路有乙個小小的問題，就是它放大電壓後有乙個負號，平時我們要的都是輸出電壓與輸入電壓同符號，那麼如何做到輸出電壓與同向呢，其實也很容易，且看下面電路圖5。它的放大倍數也很好計算，元器件沒有比上面多。但是這裡又引是入乙個新的問題，從下圖4的公式推導中，可以明顯看到，uo/ui>1，那麼在我們需要將電壓值縮小的場合，這個電路將不再適用。
圖5 電壓同向放大電路
那麼如何做到同向的任一放大倍數的電路呢，也並不難，又請看下方圖6電路。電路中多了兩個電阻，成本並不會增加多少。由圖6中推導的公式，如果r1+r2=r3+r4，那麼放大倍數uo/ui=r4/r1,這個電阻阻值大小是完全可以做到任意選擇的。在實際電路的設計過程中，通常令r1=r3，r2=r4,這樣可以使r1+r2=r3+r4成立，同時也能夠很清晰地記住這個電路的放大倍數即為：uo/ui=r2/r1。
圖6 電壓同向任一放大倍數電路
上面講到的所有放大電路都有乙個明顯的特點，就是它們只是放大某乙個電勢點，另乙個電勢點是預設接地的。而有時我們需要放大電壓的兩端電勢沒有乙個接地的，那麼這個時候，上述所有放大電路將不再適用。我文章一開頭提到的取樣步進電機電流，就是這種情況，這個時候就是差分放大電路登場的時間了。
圖7 差分放大電路
關於放大電路的更加深刻的工作原理，比如虛短虛斷的性質是如何來的，還沒有去更加深入的研究（雖然在本科期間學習過，但現在還是忘了），另外當圖4中的放大器負輸入端接地，而正輸入端接輸入電壓，無法得到想要的放大效果，也就是放大器的正負輸入端倒底有何區別，還沒有很明白，是後要學習的內容。
常規放大電路和差分放大電路
閱讀目錄 0 小敘閒言 1 常規放大電路 2 差分放大電路 心得總結 0 小敘閒言 有乙個兩相四線的步進電機，需測量其a b兩相的電流大小，電機線圈的電阻為0.6 電感為2.2mh。打算在a b相各串接乙個0.1 的取樣電阻，然後通過放大電路，送到微控制器取樣 stm32，12位ad取樣 放大的電壓...
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