在電子電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，直流電流的準(zhǔn)確采樣至關(guān)重要，它為系統(tǒng)的控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。直流采樣是一種常見(jiàn)的電流檢測(cè)方式，它將現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)變化的模擬量通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換為與被測(cè)量呈線性關(guān)系的直流電壓信號(hào)，然后送至測(cè)控單元進(jìn)行采樣。這種采樣方式對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求相對(duì)較低，軟件算法也較為簡(jiǎn)單，只需將采樣結(jié)果乘以相應(yīng)的標(biāo)度系數(shù)，就能得到電流、電壓的有效值。
　　直流電流的檢測(cè)方式主要分為低端檢測(cè)和高端檢測(cè)兩種。
　　低端電流采樣
　　低端檢測(cè)需要將采樣電阻的一端接地，其具體連接方式為：VCC→負(fù)載→采樣電阻→GND。這種方式的電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，對(duì)運(yùn)放的要求也不高。然而，它存在一個(gè)潛在的缺點(diǎn)，即容易受到接地信號(hào)的影響。同時(shí)，采樣電阻的一端必須接地，這在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)帶來(lái)一些不便。　　在圖示的電路中，R1 代表負(fù)載，R2 為采樣電阻。當(dāng)直流電流通過(guò) 12V 電源并經(jīng)過(guò)負(fù)載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的電流（例如 12A）。這個(gè)電流隨后流經(jīng)采樣電阻（例如 1mR）并接地，形成了電流的完整回路。需要注意的是，負(fù)載的負(fù)極并未直接接地，而是先經(jīng)過(guò)采樣電阻再接地，以確保電流能夠準(zhǔn)確地流經(jīng)采樣電阻并被檢測(cè)到。

　　采樣電阻 R2 的阻值選擇取決于具體需求。在此示例中，采用了 1mΩ 的鋁合金貼片電阻，但康銅絲或猛銅采樣電阻同樣適用。R5 與 IC 共同構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的同相放大電路，其中 R5 不僅起到反饋?zhàn)饔?，還與 R4 共同決定了放大倍數(shù)。具體而言，放大倍數(shù)等于 R5 的阻值除以 R4 的阻值（例如，R5/R4 = 100/1 = 100 倍）。
　　當(dāng) 12A 的電流流經(jīng) 1mΩ 的采樣電阻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 12mV 的電壓。這個(gè)微小的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)同相放大器放大 100 倍后，變成了 1.2V 的電壓信號(hào)（原文此處 2V 有誤，12mV 放大 100 倍應(yīng)為 1.2V ）。若將此電壓信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行 ADC 采樣，則可通過(guò)對(duì)比系數(shù)（例如，1.2V 對(duì)應(yīng) 12A）進(jìn)行電流值的轉(zhuǎn)換。此外，單片機(jī)的不同工作電壓會(huì)影響電路能采集的最大電流范圍。例如，若單片機(jī)工作電壓為 3V，則該電路理論上可采集的最大電流為 30A；若工作電壓為 5V，則最大可采集電流為 50A。通過(guò)調(diào)整采樣電阻的阻值和放大電路的放大倍數(shù)，可以靈活地調(diào)整電壓與電流的對(duì)比關(guān)系，以滿足不同的使用需求。
　　高端電流采樣　　在高端采樣中，采樣電阻 R2 位于負(fù)載前端，即 12V 電源先經(jīng)過(guò)采樣電阻（1mR），再經(jīng)過(guò)負(fù)載（1R），最后到達(dá) GND，形成電流的完整回路。值得注意的是，高端采樣允許采樣電阻出現(xiàn)在電路的任意位置，這是它與低端采樣的一個(gè)重要區(qū)別。

　　R3、R4、R5 和 R6 以及 IC 共同構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)化的差分放大電路。在這個(gè)電路中，R3 和 R4 的阻值相等（即 R3 = R4），同時(shí) R5 和 R6 的阻值也相等（即 R5 = R6）。差分放大器的放大倍數(shù)是由 R4 和 R6 共同決定的，具體來(lái)說(shuō)，就是放大倍數(shù)等于 R6 的阻值除以 R4 的阻值（例如，R6/R4 = 100/1 = 100 倍）。
　　在高端采樣的整體計(jì)算流程中，當(dāng) 12A 的電流流經(jīng) 1mΩ 的采樣電阻時(shí)，采樣電阻兩端會(huì)產(chǎn)生微小的電壓差異。這兩個(gè)相近的電壓經(jīng)過(guò)差分放大器的處理，放大了 100 倍，從而產(chǎn)生了 1.2V 的電壓信號(hào)（原文此處 2V 有誤，12mV 放大 100 倍應(yīng)為 1.2V ）。這個(gè)電壓信號(hào)隨后可以被單片機(jī)的 ADC 采樣通道輕松捕獲，并通過(guò)對(duì)比系數(shù)（例如，1.2V 對(duì)應(yīng) 12A）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流值。
　　綜上所述，低端和高端直流電流采樣電路各有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。低端采樣電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本較低，但易受接地信號(hào)影響；高端采樣電路允許采樣電阻靈活放置，抗干擾能力較強(qiáng)，但電路相對(duì)復(fù)雜。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的需求和場(chǎng)景來(lái)選擇合適的采樣電路。例如，對(duì)于對(duì)成本敏感、對(duì)電路復(fù)雜度要求不高的場(chǎng)合，可以選擇低端采樣電路；而對(duì)于對(duì)安全性和抗干擾能力要求較高的場(chǎng)合，則應(yīng)優(yōu)先考慮高端采樣電路。通過(guò)合理選擇和設(shè)計(jì)采樣電路，可以提高電流采樣的準(zhǔn)確性和可靠性，為電子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。