2 示例考虑因素

为了便于更好地理解，本节提供了一个示例。应当测量 16A、50Hz 交流电流，包括其谐波以及交流电内的 20mA 直流电流。检测方法基于分流器。选择分流器大小时需要保持较低的功率耗散，通常远低于 1W。在该示例中，分流器为 1mΩ。

功率耗散：

分流器上的交流峰值电压：

分流器上的直流电压：

假设 ADC 使用 1.2V VREF，满量程摆幅为 +/-1.2V。对于交流信号，需要 54 的增益才能匹配满量程。使用此增益时，直流电压为 1.08mV。ADC 内部的集成 PGA 通常遵循二进制增益步长。为了避免削波，必须选择增益 32；一些摆幅浪费了。增益为 32 时，交流最大摆幅导致峰值为 704mV，直流最大值为 640uV。640uV 几乎等于在具有 1.2V VREF 和双极 +/-VREF 摆幅的 12 位转换器中，LSB 大小 585uV。因此需要更高分辨率的转换器。即使使用 16 位转换器，直流分辨率也仅为 4 位。24 位转换器可提供更高的分辨率，并且通常包含 PGA。包含第十五个谐波的 50Hz 信号会产生 800Hz 模拟带宽。使用 SINC3 滤波器的典型 Δ-Σ 转换器在以下位置具有一个 -3dB 点： $0.262 \times fs$ 。要获得所需的 800Hz 带宽，必须选择 3.2ksps 的采样率。此类具有可调增益的 Δ-Σ 转换器的输入基准噪声在个位数 uVrms 范围内。相对于 20uV 的直流信号振幅，仅存在边际 SNR。

为了更好地理解，让我们看看通过相干 FFT 计算得出的所述信号的频谱。频率样本包含基波和谐波以及直流能量的 50Hz 宽频段。

图 2-1 FFT 交流内直流 + 谐波，VREF=1.2V

B0：直流能量频段

B1：交流基波频段

Bn：交流谐波频段