请教一下常见的高压采样电路原理？

Albert

如题，想请教下这个电路的原理，LM324输入端串了一堆电阻的作用是什么？

micro-grid

这个是高压采样电路常见的电路，差分比例缩小+跟谁+钳位，将大电压转换为小电压送给MCU的AD采样口，为啥串那么多电阻，因为贴片电阻的两端有电压和功率要求啊，最多200-300V，具体可见贴片电阻的规格书，像风华，国巨等厂家

电压采样电阻要注意啥呢？
1、电阻本身的耐压
电阻本身的耐压一般都可以（在厂家的资料里）查到，比如1206贴片电阻，一般是200V标称，你500V，应该3颗串，如果偶尔会飙到600V以上，那就4颗串，一般没有问题。但这里面还是有些区别，阻值高的一般比阻值低的耐压高一些，这是因为高阻值电阻内部有更多的刻蚀，可以增加耐压（意思是没有刻蚀的低阻值电阻可能达不到标称耐压值）。

2、布线间距
这个简单算一下就行，保持足够的间距，公式很简单，每百伏减半得到毫米，500V对应2.5mm，每级电阻最好都这样核算一下。

3、功率
电阻可能发热，核算一下发热功率是好习惯。采样电阻的发热功率建议不要超过其标称功率的四分之一。

4、温度梯度
板上总有温升，这个要影响采样精度，一般的做法是让上拉（借用MCU术语）电阻和下拉电阻靠近布置，处于同一温度梯度上，或者让上拉的温升立刻（通过导热材料）感染到下拉，如果上下拉电阻采用相同的材质，则温飘的影响可以抵消，甚至可以不用高精度的电阻也行。

5、材质
一般采样电阻都会采用较好的材质，尽量了，没说必须。况且啥叫好材质还不一定，碳膜就一定比金属膜差？那才不一定，最起码碳这种元素可能比金属更稳定，碳的温漂可能比金属的温漂更低。我倒觉得工艺（也就是品牌）更重要。

6、阻抗匹配
一般采样端子都是高阻抗端子，容易受到干扰，因此采样的下拉电阻值决定了其输入阻抗，一般希望越低越好，但这会增加上拉电阻的功率应力，自己综合权衡了。多大合适？考验的就是陆工所说的地线问题，我一般最大控制在22KΩ以内。还有人用并电容（甚至RC）来降低阻抗、消除噪音，在采样电压变化不大（不需要对细节采样）时也是可行的。
对于ADC采样，芯片手册上对这个电阻的最大值是有规范的（比如10KΩ），必须满足，不能任性，否则你的AD采样可能是神仙读数。
此外，上拉电阻也不能阻值太大，否则容易受到（板上或湿气）绝缘电阻的影响而导致采样失准。建议单个电阻的阻值，高精度采样不要超过1MΩ，一般采样不要超过2.2MΩ，即使绝缘非常良好也要尽量控制在5MΩ以内（此时500MΩ的绝缘电阻即可引起1%的采样误差）。

——摘自21世纪电源网     电压采样电阻注意事项      关于高压直流的采样

micro-grid

micro-grid 发表于 2019-4-11 17:20
这个是高压采样电路常见的电路，差分比例缩小+跟谁+钳位，将大电压转换为小电压送给MCU的AD采样口，为啥串 ...

为啥要阻抗匹配？请教了大神，得到如下回答

回答一：
没那么复杂的，高压采样用的电阻阻值比较大，而我们运放一般不是理想器件，有个等效电阻一般为M级别以上，高压分压电阻阻值和等效内部电阻并联，高压分压电阻选太大，影响分压计算。

回答二：
对于交流电压来说，可能存在阻抗匹配一说，因为存在采样信号滞后与超前，采样信号经过运放以后可能会产生畸变，影响控制环路的反应速度与准确性；对于直流电压采样如果不做瞬间保护，就基本不用担心这个阻抗匹配，也就一个差分加有缘滤波电路而已，但是如果做瞬间过压保护，就需要考虑，阻抗匹配了，截止频率越大，反应速度越慢，高护点越高

一般就是，在保证能滤除干扰频率信号的前提下，能够尽量的快，最直观也就是做控制的采样要适当控制截止频率，大约在工作频率的六分之一到十分之一之间，这是一个经验值

与阻抗匹配相关的还有一个东西，就是环路补偿，这个可以通过写一写传递函数，大致建模计算一下

还有一点，对高压来说，采样比例是受限制的，受运放供电限制

除非你是几千伏那种，其他的随便搞就行

如果是差分的话，运放输出口的电压需要注意一下，采样点通过电阻分压后，输入口电压不要高过运放的VCC，这个可以通过调整电路增益或者分两级运放电路来达到预期效果

micro-grid

micro-grid 发表于 2019-5-3 12:05
为啥要阻抗匹配？请教了大神，得到如下回答

回答一：

按电阻构成材料

碳——碳膜电阻器
金属——金属膜，金属氧化膜
金属釉——贴片电阻，贴片排阻
其他——热敏电阻，压敏电阻，水泥电阻

电源中按电阻的用途
浪涌抑制电阻——开关电源输入
放电电阻——X电容放电
缓冲吸收电阻——RCD吸收
电流检测——反激开关电源的管子电流检测运放电路
电流噪声抑制电路——频率补偿
数字电路里面的上下拉电阻
阻尼电阻   

moom

学习学习。

WDong

膜拜大佬

zmj13121

降低电压，差分电压的输入值小于运放的要求，便于后续处理，另一方面就是安规和电阻功率的考核

24不可说

电压跟随器用在采样电路里，很精髓

zoubing0405

安规要求

fzj1023617391

将高压转换成运放可接受的电压，多个电阻的话是考虑电阻的耐压能力和功率，耐压高功率大的电阻很贵，这里也有可能从成本上考虑。