工程師，在研發(fā)設(shè)計(jì)電路項(xiàng)目時(shí)，依據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能指標(biāo)，進(jìn)行詳細(xì)的電路方案開發(fā)與驗(yàn)證；面對項(xiàng)目的功能電路研發(fā)，工程師一般采用的做法是化整為零，化繁為簡，也就是將項(xiàng)目的需要實(shí)現(xiàn)的整體功能逐一分解拆散，拆散成眾多的小功能。例如

• 電磁爐項(xiàng)目，工程師可以將其拆散成按鍵檢測功能、數(shù)碼管顯示功能、線圈加熱功能、AC-DC功能、線圈驅(qū)動功能、風(fēng)扇散熱功能等等；

• 智能馬桶蓋項(xiàng)目，工程師可以將其拆散成DC-DC功能、座圈加熱功能、位置調(diào)節(jié)功能、水壓調(diào)節(jié)功能、LCD顯示功能、藍(lán)牙功能等等；

• 電動晾衣架項(xiàng)目，工程師可以將其拆散成紅外遙控功能、電機(jī)驅(qū)動功能、LED驅(qū)動功能、LDO電源功能、聲音提示功能、過載保護(hù)功能等等；

電路項(xiàng)目

在將項(xiàng)目的整體功能拆散成眾多的小功能后，工程師就可以根據(jù)每一個(gè)小功能，開發(fā)出對應(yīng)的電路解決方案，形成

電路設(shè)計(jì)方案A，解決了小功能A的研發(fā)需求；

電路設(shè)計(jì)方案B，解決了小功能B的研發(fā)需求；

電路設(shè)計(jì)方案C，解決了小功能C的研發(fā)需求；

以此類推......

項(xiàng)目需求分解拆散圖

最后將這些電路設(shè)計(jì)方案A、電路設(shè)計(jì)方案B、電路設(shè)計(jì)方案C等等通過一定的邏輯關(guān)系組合，構(gòu)成完整的項(xiàng)目方案原理設(shè)計(jì)。

無論項(xiàng)目方案如何設(shè)計(jì)，工程師都了解，在電路方案設(shè)計(jì)中，存在一個(gè)重要的參數(shù)，也就是電流參數(shù)；

除了電流參數(shù)，電路中還存在另外三個(gè)重要的參數(shù)，電壓參數(shù)、功率參數(shù)與時(shí)間頻率參數(shù)。

衡量電路的一些工作狀態(tài)，就可以通過電流參數(shù)的檢測獲得。比如

• 三極管的放大倍數(shù)，工程師可以通過檢測三極管的基級電流與集電極電流獲得；

• LED燈的亮度，工程師可以通過檢測流過LED燈的電流獲得；

• 加熱電阻絲的溫度，工程師可以通過檢測加熱電阻絲的電流獲得；

換言之，項(xiàng)目的工作狀態(tài)判斷，工程師可以利用檢測項(xiàng)目中的電流參數(shù)等這些數(shù)據(jù)分析得出。如何檢測這些電路中的電流參數(shù)，就成為工程師必須要解決的問題了。

怎么檢測項(xiàng)目電路中的電流參數(shù)呢？這需要從項(xiàng)目的原始電路方案設(shè)計(jì)過程中去尋找。

既然項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需求可以被分解拆散成眾多的小功能A、小功能B、小功能C等等，工程師就能據(jù)此確定被檢測的電流參數(shù)是在哪一個(gè)小功能電路中，舉例說明

項(xiàng)目系統(tǒng)電流分配圖

檢測電機(jī)的工作電流，工程師需要確定項(xiàng)目中的電機(jī)是處于小功能A中的Ia，還是小功能B中的Ib，亦或是小功能C中的Ic，還是系統(tǒng)電源中的電流I。

不同電路的電流檢測，其設(shè)計(jì)方案也不相同，電路中的電流大致可以細(xì)分為兩個(gè)類別

類別一：小功能A的電流Ia，小功能B的電流Ib，小功能C的電流Ic

類別二：項(xiàng)目系統(tǒng)電源的電流I

電流Ia、Ib與Ic之所以能歸納成一個(gè)相同的類別，主要是因?yàn)殡娏鱅a、Ib與Ic在電路結(jié)構(gòu)中，是處于獨(dú)立分支的工作狀態(tài)，電流Ia、電流Ib與電流Ic的檢測互不影響互不干涉，也就是工程師在檢測電流Ia的時(shí)候，不需要檢測電流Ib或者電流Ic；檢測電流Ib的時(shí)候，不需要檢測電流Ia或者Ic；檢測電流Ic的時(shí)候，不需要檢測電流Ia或者電流Ic。

與之相反，項(xiàng)目系統(tǒng)電源的電流I，其檢測的電路方案設(shè)計(jì)則需要兼顧電流Ia、電流Ib與電流Ic。為什么會出現(xiàn)這種特殊現(xiàn)象呢？為什么檢測系統(tǒng)電源的電流I還需要兼顧小功能電路中的電流Ia、電流Ib與電流Ic呢？工程師是時(shí)候回顧一下電路中的基爾霍夫定律了，它會告訴答案

系統(tǒng)電源電流I = 電流Ia + 電流Ib + 電流Ic

針對電路中這兩個(gè)類別的電流，工程師該如何去檢測呢？如何設(shè)計(jì)電流檢測功能的電路方案呢？同樣地，電路中的電流被分為兩個(gè)類別，與之對應(yīng)的檢測方案，也分為兩個(gè)

方案一：電阻電壓ADC采集方案

方案二：電阻電壓運(yùn)算放大方案

電阻電壓ADC采集方案

電流，經(jīng)過電阻，在其兩端會產(chǎn)生一個(gè)壓降差----歐姆定律

通過檢測電路中的電阻R兩端的電壓U，依據(jù)電阻的電路特性，電流I = 電壓U / 電阻R，工程師就可以間接檢測出電路中的電流。

電阻電壓ADC采集方案圖

在電阻電壓ADC采集方案圖中，由于電路的串聯(lián)關(guān)系，流入電阻R的電流是等于Ia，也就是被檢測的電流參數(shù)。

當(dāng)被檢測電流Ia流入電阻R，電阻R兩端產(chǎn)生一個(gè)壓降差Ur，由于電阻R的右端直接連接到GND地線（0V），電阻R的左端連接ADC采集端，因此ADC采集的電壓也就為電阻R兩端的電壓Ur。電壓Ur通過ADC采集分析處理后，工程師便可以精確地得知檢測的電流Ia，Ia = Ur / R。

這就是電阻電壓ADC采集方案，電流Ib與電流Ic的檢測方案與電流Ia原理類似。

電阻電壓ADC采集方案，雖然能實(shí)現(xiàn)工程師檢測電路中的電流，但也存在一些優(yōu)缺點(diǎn)

（1）電阻電壓ADC采集方案優(yōu)點(diǎn)

工程師在進(jìn)行項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，首選的是電路簡潔、穩(wěn)定可靠、成本低廉、較容易實(shí)現(xiàn)的方案。電阻電壓ADC采集方案，工程師僅僅通過在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻R，不需要經(jīng)過復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)、采用高昂的設(shè)計(jì)成本，就能實(shí)現(xiàn)電流I的檢測，非常符合首選方案的要求。

（2）電阻電壓ADC采集方案缺點(diǎn)

電阻電壓ADC采集方案，雖能幫助工程師實(shí)現(xiàn)電流的檢測目的，但并非項(xiàng)目系統(tǒng)電路中的電流都能通過此方案檢測。在電阻電壓ADC采集方案圖中，顯而易見，檢測電路中的電流Ia、電流Ib與電流Ic沒有問題，可以分別檢測；但若檢測電流I，工程師則需要通過同時(shí)檢測電流Ia、電流Ib與電流Ic，同時(shí)設(shè)計(jì)三個(gè)檢測電路，同時(shí)處理三個(gè)電流采集數(shù)據(jù)，才能依據(jù)電流I = 電流Ia + 電流Ib + 電流Ic關(guān)系式間接確定電流I的檢測，電路設(shè)計(jì)冗余復(fù)雜。

因此電阻電壓ADC采集方案，適合電路中的電路Ia、電流Ib與電流Ic這種類似屬性的電流檢測，對于類似項(xiàng)目系統(tǒng)電流I的電流檢測，則顯得不是非常適合，不是最優(yōu)方案。

電阻電壓運(yùn)算放大方案

電阻電壓ADC采集方案，不適合項(xiàng)目系統(tǒng)電流I的檢測，那工程師該如何去解決這個(gè)問題呢？如何去設(shè)計(jì)其相應(yīng)的電路檢測方案呢？有沒有另外一種電路設(shè)計(jì)方案能實(shí)現(xiàn)呢？

當(dāng)然有，答案是電阻電壓運(yùn)算放大方案。

電阻電壓運(yùn)算放大方案，是利用運(yùn)算放大器的電壓放大作用，將微弱的電壓信號進(jìn)行放大處理，送至ADC采集分析計(jì)算；與電阻電壓ADC采集方案不同之處，在于采樣電阻R的電壓處理方式不同。

項(xiàng)目系統(tǒng)電流檢測圖

流過電阻R的電流I，是等于項(xiàng)目系統(tǒng)的電流。工程師運(yùn)用電阻電壓運(yùn)算放大方案，通過測量電阻R兩端的壓降差，進(jìn)而求得流過電阻R的電流I，最終可達(dá)到檢測項(xiàng)目系統(tǒng)的電流功能目的。

電阻電壓運(yùn)算放大方案，具體是如何檢測電路中電流功能的呢？方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于工程師選用的運(yùn)算放大器芯片，它的性能直接影響電流檢測的精度與準(zhǔn)確度。

MPS高精度運(yùn)算放大器MP8110芯片，一個(gè)專用于電流檢測功能電路的芯片，適合在電流檢測功能的研發(fā)項(xiàng)目上。工程師在具體的電路方案應(yīng)用上，首先需要對MP8110芯片做個(gè)基本的了解。

MP8110運(yùn)算放大器芯片的基本電路特性

（a）MP8110芯片引腳定義

MP8110芯片引腳定義圖

• Pin 1引腳SHDN：芯片關(guān)斷控制引腳，高電平有效，即SHDN引腳為高電平時(shí)，芯片不工作；

• Pin 2引腳NC：不需要連接的引腳；

• Pin 3引腳RG1：輸入電壓放大倍數(shù)控制引腳，調(diào)節(jié)連接在RG1引腳的電阻阻值，控制芯片的放大 倍數(shù)，通常此引腳連接在采樣電阻R電流方向的左端；

• Pin 4引腳GND：芯片的參考地引腳；

• Pin 5引腳OUT1：芯片的放大倍數(shù)輸出電壓引腳，適合阻性負(fù)載電路；

• Pin 6引腳RG2：與Pin 3引腳RG1功能類似，區(qū)別在于此引腳連接在采樣電阻R電流方向的右端；

• Pin 7引腳VCC：芯片的工作電源電壓引腳；

• Pin 8引腳OUT2：芯片的放大倍數(shù)輸出電壓引腳，適合感性負(fù)載電路；

由于MP8110芯片在電流檢測的功能電路應(yīng)用中，被檢測的對象為電阻，屬于阻性負(fù)載，非感性負(fù)載，因此工程師在具體電路設(shè)計(jì)的過程中，只需使用MP8110芯片的Pin 5引腳OUT1功能，不需要Pin 8引腳OUT2的電路功能。

（b）MP8110芯片應(yīng)用電路圖

工程師在初步了解MP8110高精度運(yùn)算放大器芯片引腳定義后，接下來的工作便是根據(jù)其電路特性設(shè)計(jì)相應(yīng)的項(xiàng)目應(yīng)用電路圖

MP8110芯片應(yīng)用電路圖

在MP8110芯片應(yīng)用電路圖中，Rs電阻為采樣電阻，作為電流I檢測的功能電阻；RG1、RG2電阻與RGS電阻的阻值選擇，設(shè)定了運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)，也就是芯片OUT1引腳的輸出電壓與Rs電阻兩端的電壓兩者之間的比例關(guān)系，表現(xiàn)為

Vout1 = I * Rs * （RGS / RG1）

在電路開發(fā)中，為了ADC采集電路計(jì)算被檢測的電流，MP8110芯片的OUT1引腳輸出端直接與ADC采集端連接。舉例說明

若被檢測的電流大約為4A，采樣電阻Rs取值為50mΩ，RG1電阻與RG2電阻取值為2KΩ，RGS電阻取值為20KΩ，MP8110芯片的OUT1引腳輸出電壓Vout1 = 0.5 * I；也就是MP8110芯片的OUT1引腳輸出的電壓與檢測的電流關(guān)系為 Vout1 = 0.5 * I，工程師通過ADC采集功能，分析計(jì)算得出Vout1電壓，即可完成電流I的檢測功能。

電阻電壓運(yùn)算放大方案，雖能較好地實(shí)現(xiàn)了電路中的電流檢測功能，存在優(yōu)點(diǎn)之處，同樣也存在一些不足之處

01 電阻電壓運(yùn)算放大方案優(yōu)點(diǎn)

無論是小功能電路中的電流，還是項(xiàng)目系統(tǒng)的電流，電阻電壓運(yùn)算放大方案均能實(shí)現(xiàn)對其電流的檢測功能；

02 電阻電壓運(yùn)算放大方案缺點(diǎn)

電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，調(diào)試難度較大，設(shè)計(jì)成本高昂；

最后的總結(jié)

在電流檢測功能的電路設(shè)計(jì)中，綜合比較電阻電壓ADC采集方案與電阻電壓運(yùn)算放大方案，工程師的選擇：

如若被檢測的電流I，是處于獨(dú)立的小功能電路中，與其他小功能的電路電流不存在關(guān)系，工程師則優(yōu)先選用電阻電壓ADC采集方案，因?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)簡單，設(shè)計(jì)成本低廉；

如若被檢測的電流I，是處于項(xiàng)目系統(tǒng)的電源電路中，與其他電路中的電流存在一些疊加關(guān)系，工程師則優(yōu)先選用電阻電壓運(yùn)算放大方案，因?yàn)檫x擇電阻電壓ADC采集方案則至少需要設(shè)計(jì)2個(gè)檢測電路，最后通過相應(yīng)的疊加關(guān)系計(jì)算才能得出最后被檢測的電流，這樣就增加了電路的計(jì)算難度，而選擇電阻電壓運(yùn)算放大方案，則只需要設(shè)計(jì)1個(gè)檢測電路即可；