本工程改制T50表頭，所以沒有相關軟件配套。只是為了驗證電流擋位切換使用。

前言：

一般市面上的電流表都是一個擋位（萬用表不算，算也沒用，這里討論的是自動量程），比如各家的USB表頭，量程從2A-5A，分辨率0.01A-1ma都有，甚至是那種幾百塊的高價USB表頭，雖然使用的是高位ADC，但是速度啊最小量程啊都會有局限，比如鴨掌心的表頭，最小分辨率是10uA。如果用來測量幾個ma以上還好說，用來測量某些設備的靜態電流幾個uA就沒戲了。

本文講解一種低成本的2擋位（多擋位也只需要簡單的增加采樣單元就行）大跨度量程的電流表。

設計：

先來說電流，一般測量電流就是測量采樣電阻兩端產生的壓降，然后比例放大后送單片機ADC。但是一個采樣需要用至少21位ADC才能分辨1ua-2A的量程。高速高位的ADC價格昂貴，本文不采用這種方案。不能采用1個采樣1個高位ADC，那么勢必是有多個采樣來切換各種量程，就像萬用表一樣，不過萬用表是手動方案。下面以1-5000uA，1-2700ma，片內12位ADC來設計的兩個擋位自動量程電流表。（也可以設計5000ma。12位校準的好也基本滿足1個ma的顯示）

首先采樣電阻是串聯在電路里的，這點很關鍵，如果是分辨接通采樣電阻的話，不管切換的多塊。間斷的時間會造成后級設備掉電，影響測量。

如上圖，GNDIN是輸入-。GNDOUT是輸出-。GND是模擬地，包括單片機的數字地供電也取自這里。

重頭戲來了。

上圖就是兩個擋位的采樣放大。

這里的運放用到了反相放大。對沒錯。就是把負電壓放大成正電壓。一般單電源供電的運放都會有-0.2V左右的共模輸入。0.2V足以用來反應大電流量程的壓降過程了。

大電流采樣0.01R用反相放大，小電流用正向放大。

兩組放大后的電壓分別送單片機。

下面說擋位識別部分。

上圖就是用電壓比較的方法來確定換擋電流點。

因為兩個采樣電阻是串聯的。電流都是相等的，所以采集0.01R采樣電阻上的6mA電流點作為比較對象。換擋點要比小電流量程略高。

當整個電流回路超過6ma時，電壓比較輸出高電平。驅動并聯在10R采樣電阻上的Nmos導通實現換擋。也就是讓電路能承受更大的電流。

當換擋完成后，小電流擋位就失效了。。但是大電流擋位依舊存在。或者說是說大電流擋位一直是存在的。只不過是增加了幾個小電流量程。

實際測試。

上圖是輸入5V。輸出加載2.3A負載時的電壓變化。大概有10ms的電壓降低情況。

上圖是輸出口負載500ma時的電壓下降情況。

2個測試都是經過了自動換擋的情況。

使用T50表頭改制方案。

實際驗證可以顯示1-5000ua，1-2700ma。精度也不錯

基本可以滿足日常測試需求。

總結：

再啰嗦下，自己也有個記錄。

當測量5ma一下電流時，單片機調用的是10R采樣的數據。當電流超過6ma時自動切換到大電流擋位。

因為小電流量程實際不止5ma。所以軟件上可以留出一個余量。

當小電流達到5ma時，軟件切換到大電流采樣繼續顯示5ma。

繼續增大電流到6ma時完成切換動作。使電路內阻降低，完全使用0.01R采樣的數據來顯示電流。

好了，上面就是大跨度量程電流表的設計思路。軟件部分不是我能搞的定的了。我就不參和了。

引申：

至于還要更多細分的擋位。仔細想想吧。只要串更多的采樣。然后用大電流反相放大的數據來區分擋位。切換不同的采樣電阻就行。不過第三個-更多擋位的采樣部分需要用差分放大比較好。