本電流信號(hào)檢測(cè)裝置由功率放大電路與信號(hào)采集處理模塊組成。功率放大電路使用放大器芯片LT1210。采集處理模塊以STM32F407為主控芯片，通過(guò)TI的ADS1274采樣電流傳感器采集到的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻域分析獲得信號(hào)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)的頻率、幅度與諧波信息的測(cè)量，動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)量精度高、測(cè)量速度快。

　　本系統(tǒng)由功率放大模塊、電流信號(hào)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊組成。使用放大器LT1210進(jìn)行功率放大，采用電流傳感器獲取電流信號(hào)，跨阻放大后采樣進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)的幅度、頻率、諧波等參數(shù)測(cè)量。系統(tǒng)框圖如圖1所示：

　　2． 方案比較與選擇

　　1） 功率放大電路

　　方案一：分立元件搭建功放。使用分離元件搭建功率放大電路，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的性能，但參數(shù)選擇復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。

　　方案二：采用放大器LT1210。電流反饋放大器LT1210最大輸出峰值電流為1.1A，滿足題目要求。

　　綜合以上兩種方案，方案二電路簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，選擇方案二。

　　2） I-V轉(zhuǎn)換

　　方案一：采樣電阻直接轉(zhuǎn)換。使用電阻直接對(duì)電流傳感器的輸出進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換，采樣電路簡(jiǎn)單，但檢測(cè)電阻會(huì)與線圈電感形成分流，存在較明顯的高通特性，低頻檢測(cè)精度較差。

　　方案二：使用跨阻放大器轉(zhuǎn)換。跨阻放大器在輸入端與輸出端都消除了負(fù)載效應(yīng)，并且其靈敏度由增益確定，可以根據(jù)不同的電流范圍通過(guò)調(diào)整增益提高電流電壓轉(zhuǎn)換靈敏度，能夠極大提高電流轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)范圍，提高測(cè)量精度。

　　綜合以上兩種方案，方案二電路簡(jiǎn)單且性能優(yōu)異，選擇方案二。

　　3） 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

　　方案一：選用STM32F407內(nèi)置ADC。STM32處理器的內(nèi)置ADC具有12位、SAR型（逐次逼近寄存器型）ADC，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。

　　方案二：選用TI高精度多通道ADC芯片ADS1274。ADS1274是一個(gè)Δ-Σ型的24位ADC，具有較大的動(dòng)態(tài)范圍和極高的奈奎斯特混疊帶抑制性及高線性度。

　　綜上可知，方案二比方案一的動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)量精度高、噪聲抑制能力強(qiáng)，選擇方案二。

　　4） 數(shù)據(jù)處理方案

　　方案一：MCU方案

　　采用STM32F407單片機(jī)。該單片機(jī)主頻時(shí)鐘達(dá)168MHz，同時(shí)內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算單元，能夠完成大量數(shù)據(jù)的高速處理。具有較高的性能及較高效的圖形處理能力，且功耗低。

　　方案二：FPGA方案

　　采用Xilinx Spartan 6 FPGA。FPGA具有并行的高速信號(hào)處理能力，但其功耗較大，實(shí)現(xiàn)控制和算法較復(fù)雜，且對(duì)于圖形化人機(jī)界面的控制實(shí)現(xiàn)難度較大，不適于快速開(kāi)發(fā)。

　　綜合以上兩種方案，方案一更易于實(shí)現(xiàn)且適合題目要求，所以采用方案一。