几种常用电流互感器采样电路

我们知道，采样电流信号最简单的方法就是通过采样电阻将电流信号转换为电压信号，然后再进行放大、采样即可。直流信号一般可以这样处理，但电流互感器的交流信号不能直接输入到单极性AD进行采样。如果使用双极输入AD或者运输信号调节，可能需要增加负电源，设计要复杂得多。今日介绍几种简单常用的电流互感器信号采集电路。

1.二极管整流

直接看电路：

双极信号通过整流桥转换为单极信号，然后电流通过采样电阻转换为电压。交流可以通过大电容转换为直流，然后输入电压信号AD；也可直接输入AD，通过软件计算高速采样信号的有效值。

电流互感器输出电流，可视为电流源。因此，一般来说，整流桥上二极管的压降不会影响采样电阻上的电压。但是，如果采样电阻与整流桥的位置相反，在整流前将电流转换为电压就会出现问题。电压信号通过整流桥产生压降，不容忽视，使采集的信号扭曲，造成较大误差。

若对成本敏感且精度要求不高，也可直接用二极管代替整流桥，做半波整流。

2.运放整流

二极管整流会产生压降。对于一些负载能力有限的互感器，这种压降可能会产生信号失真。此时，精密整流电路（即绝对值电路）可用于实现双极性到单极性的转换。

参见以前的文章《几种精密整流电路》最后一个单电源精密整流电路。

这种方法是对电压信号进行整流，因此需要先通过采样电阻进行整流。

3.提高偏置电压

前两个电路通过整流将双极性信号转换为单极性。另一种方法是直接提供直流偏置，将整个双极性信号提高到单极性AD输入范围。如下图所示：

U1B和电阻R1组成I/V转换电路，R2和C起到一定的滤波作用，D1、D起保护作用。(如果要求不高，这部分可以直接用采样电阻代替)U1A提供一个1.65V作为电流互感器和U1B的参考。当电流为0时，ADC的电压为1.65V，当有电流时，ADC电压为1.65V为基准交流信号。

此时，信号的有效值和峰值可以通过高速采样计算。

软件计算的方法有很多，可以通过FFT计算、DFT计算或平均值等其中，不同波形的有效值和平均值之间的关系是不同的。请参阅以前的文章。《峰值-峰值-平均-有效值之间的关系是什么？》

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