ZHCUDF6 November   2025

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
      1. 2.1.1 PCB 罗氏线圈
      2. 2.1.2 积分器级
      3. 2.1.3 输入级
      4. 2.1.4 差分放大器级
      5. 2.1.5 高带宽、低噪声放大器级
        1. 2.1.5.1 混合积分器
        2. 2.1.5.2 带通滤波器
        3. 2.1.5.3 对数放大器
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 元件选型
      2. 2.2.2 RC 元件选择
      3. 2.2.3 增益设置
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 INA333
      2. 2.3.2 TLV9002
      3. 2.3.3 LM2664
      4. 2.3.4 TLV2387
      5. 2.3.5 LOG300
      6. 2.3.6 TL081H
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
    2. 3.2 测试设置
      1. 3.2.1 计量设置
        1. 3.2.1.1 精确的电流源
        2. 3.2.1.2 TIDA-010987
        3. 3.2.1.3 ADS131M08 计量评估模块
        4. 3.2.1.4 GUI
      2. 3.2.2 5kHz 至 50kHz 带通和对数放大器测试设置
        1. 3.2.2.1 示波器
        2. 3.2.2.2 函数发生器
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 无负载条件
        1. 3.3.1.1 目标
        2. 3.3.1.2 设置
        3. 3.3.1.3 要求
        4. 3.3.1.4 结果
      2. 3.3.2 初始负载测试
        1. 3.3.2.1 目标
        2. 3.3.2.2 设置
        3. 3.3.2.3 要求
        4. 3.3.2.4 结果
      3. 3.3.3 有功功率测量
        1. 3.3.3.1 目标
        2. 3.3.3.2 设置
        3. 3.3.3.3 要求
        4. 3.3.3.4 结果
      4. 3.3.4 功率因数变化
        1. 3.3.4.1 目标
        2. 3.3.4.2 设置
        3. 3.3.4.3 要求
        4. 3.3.4.4 结果
      5. 3.3.5 电压变化测试
        1. 3.3.5.1 目标
        2. 3.3.5.2 设置
        3. 3.3.5.3 要求
        4. 3.3.5.4 结果
      6. 3.3.6 频率变化
        1. 3.3.6.1 目标
        2. 3.3.6.2 设置
        3. 3.3.6.3 要求
        4. 3.3.6.4 结果
      7. 3.3.7 带通
        1. 3.3.7.1 目标
        2. 3.3.7.2 设置
        3. 3.3.7.3 要求
        4. 3.3.7.4 结果
      8. 3.3.8 对数放大器
        1. 3.3.8.1 目标
        2. 3.3.8.2 设置
        3. 3.3.8.3 要求
        4. 3.3.8.4 结果
  10. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 BOM
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
        1. 4.1.3.1 布局图
    2. 4.2 工具
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  11. 5作者简介

2.1.2 积分器级

罗氏线圈输出端感应的电压 (VS) 与流过初级导体 (IP) 的电流的时间变化率成正比。对于正弦输入电流，输出电压存在 90° 的相移，且滞后于输入。由于罗氏线圈的输出与瞬时初级电流的导数成正比，因此需要积分器来检索原始电流信号。输出电压是线性的，在仅需要电流测量的应用中无需集成即可使用。对于需要测量功率的应用，电流和电压之间的相位差很重要，这需要罗氏电流传感器输出进行相移。相移是使用积分器实现的。罗氏积分器可以通过两种方式实现：

  • 数字（软件）集成：频域中的积分可产生 –20dB/十倍频程的衰减和恒定的 90 度相移。由于具有精确的相位和幅度响应控制，当以数字方式完成时，相位角校正精度显著提高。精确的数字集分需要采用数字滤波器实现高性能微控制器 (MCU) 和模数转换器 (ADC)。由于数字滤波器实现的复杂性，在启动期间会发生延迟处理。数字滤波器由系统中的 MCU 和 ADC 执行。
  • 硬件集成：硬件积分器也可用于校正罗氏电流传感器相移。相位校正可以使用无源积分器（电阻器、电容器）或有源积分器（有源（运算放大器）和无源元件的组合）来实现。该参考设计实现了一个基于运算放大器的稳定有源积分器，可在有用的温度范围内使用。设计完善的硬件集成器会引入 90° 相移；然而，实际限制可能会导致相位误差和不准确。谨慎选择元件可更大限度地减小相位误差变化。

罗氏线圈输出，尤其是 PCB 罗氏线圈输出非常低，为 10μV/A – 100μV/A。低输出在电流较低（例如 100mA）时会成为问题，在这种情况下，信号需要根据线圈灵敏度放大 (100V/V – 500V/V)。有源积分器电路可充当衰减器，同时将电流波形偏移 90 度。衰减低输入信号会降低精度，因为信号会变得非常低，使信号达到 ADC 的本底噪声。积分器的增益必须设置为单位增益，以消除相关频率 (50Hz-60Hz) 下的积分衰减。为了实现 90 度的相移和增益为一，必须正确计算无源器件，并且元件类型必须是适合数学运算的类型。采用分立式方法时，建议将薄膜电阻器以及 C0G 和 NP0 电容器用于高精度应用。