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STS8200 PVI10 原理图

news 2026/6/12 19:07:55

串联电路电流处处相等，流过Rx的电流 = 流向 FORCE 端的电流 = 流过 DUT 的电流。
电路电压分布：回路中各点电压是从高到低递减的。15V→(经过采样电阻)→14.9V→(经过DUT)→0V15V→(经过采样电阻)→14.9V→(经过DUT)→0V。正是这15V - 0V = 15V的总落差，推着电子跑完全程。
欧姆定律只适合：总电路的电流（回路）和局部压降（两点之间）
AGND 是回路中终点，电流从 DUT 流出后经 AGND 回到 AMP 供电地，形成完整闭合回路。
整个

CPU数字设定 → 16bit DAC → AMP功率放大 → Imeas Range量程选择 → 继电器 → FORCE端子 → DUT

测量通路（Monitor Path）—— 并行采集反馈

采样电阻Rx → Imonitor差分放大器 → MUX多路复用 → ADC模数转化

你可能会想，既然电流一样，为什么不直接测 DUT 两端的电压来算电流？非要加个电阻干嘛？

这是因为欧姆定律需要一个“已知且稳定”的 R。

DUT 是未知的：你要测的就是它，它的阻值可能随温度变化，可能是非线性的（比如二极管），你没法用它来反推电流。

采样电阻是已知的：Imeas Range 里的电阻是精密制造的（比如精度 0.01%），它的阻值 RsenseRsense是一个恒定不变的常数。

在你的图中，FORCE 端对地接了两个二极管（保护电路）。

正常测量时：电压在安全范围内（比如 15V），二极管截止（相当于断路），电流全部乖乖流向 DUT。此时采样电流 = DUT 电流。

发生异常时：如果外部短路或电压过高，二极管导通泄放电流。此时，部分电流会走二极管这条“岔路”。

重点来了：因为采样电阻是在二极管分叉点之前（靠近 AMP 一侧），所以 Imonitor 测到的是总输出电流（流向 DUT 的 + 流向二极管的），这也是为什么这种仪器通常能检测到过流并触发保护，因为它看到了总电流突然变大了。

注意图中一条关键反馈线：SENSE 信号被拉回到 Imeas Range 模块。这意味着 PVI10 不是"开环输出"，而是闭环系统：

AMP 输出 → Imeas Range → FORCE 驱 DUT → SENSE 采样 DUT 端真实电压 → 反馈回 Force 路径 → 与设定值比较 → 调整 AMP 输出

这就是 PVI10 能做到FV 精度 ±0.05%FS的原因——它测量的是 DUT 端的实际电压，而不是单板输出端的电压。

普通的电压表是测“某一点对地的电压”，而差分放大器是测“两点之间的电位差”。
减法运算：它的内部电路本质上在做一道数学题： Vout=(V+−V−)×增益
放大微弱信号：采样电阻上的压降通常非常小（比如只有 10mV）。如果直接把这个信号送给后端的 ADC（模数转换器），ADC 可能根本分辨不出来（因为 ADC 的最小刻度可能是 1mV 或更大）。因此输出的经过增益的电压VOUT。增益 A = ADC 满量程电压 / 预期的最大采样压降。
差分放大器会把这个微小的 10mV 压差放大 100 倍甚至更多，变成 1V 的信号。这样，后端的 ADC 就能非常清晰、精准地读取出这个数值了。这个增益的倍数和ADC有关，需要把微弱的采样压降尽量放大到接近 ADC 的满量程，当然供电轨限制也会限制增益，这就是所谓的“敏锐”——它能把淹没在噪声中的微小信号提取并放大出来。
为什么必须是“差分”而不是普通放大？这是最关键的一点。如果只用普通的单端放大器，会发生什么灾难？

假设采样电阻左边的电压是 15.010V，右边是 15.000V。我们要测的是那 0.010V 的差值。普通放大器的困境：它必须以“地（0V）”为参考。它看到的输入信号是巨大的 15V。如果它试图放大这 15V 信号里的微小波动，只要电源稍微抖动一下，或者地线稍微有点干扰，那个 0.01V 的信号瞬间就被淹没了。这就像你在暴风雨的大海里想看清一滴水的波纹。
差分放大器的绝招（共模抑制）：它不管你对地电压是 15V、100V 还是 -50V（这些叫“共模电压”）。它只盯着两个输入端之间的相对关系，哪怕两端同时跳变到 100V，只要它们之间的差值还是 0.01V，差分放大器的输出就纹丝不动。这就好比两个人坐在电梯里比身高，不管电梯升到多高（共模电压变化），两个人的身高差（差模电压）是永远不变的。