在
电子电路领域，电流采样与运放电路是至关重要的基础知识，它们在诸多应用场景中发挥着关键作用。
电流采样在 FOC（Field - Oriented Control，磁场定向控制）算法中占据着至关重要的地位，其准确性直接影响到整个算法的效果。在电机控制领域，通常采集的是续流电流，即在三个下管导通期间进行采样，特别是中间时刻的电流，它能够有效地反映平均电流。借助电感续流的概念可以更好地理解这一点：在电感续流过程中，中间时刻的电流确实能够代表平均电流。这对于控制电机的运行状态，如转速、转矩等，具有重要意义。
- 使用采样电阻与 ADC 测量：直接的方法是使用采样电阻与 ADC（模数转换器）来测量电阻上的压降，这种方式无需经过运放等处理电路。
- 通过运放处理采样信号：可通过运放等处理电路进一步处理采样信号，例如使用差分放大和跟随器等技术，能够提高信号的质量和可测量性。
- 互感器采样：电表、智能断路器等电力设备中通常会采用互感器来进行电流采样，互感器会采集到交流电压，并经过运放精密整流后送给 MCU 的 ADC 口进行采样。
- 霍尔传感器采样：霍尔传感器也是一种常见的电流采样方式，不过其具体应用方式可能需要进一步了解。此外，可能还存在其他未广泛应用的传感器技术。
当电流通过电阻时，会产生相应的电压。在电流采样中，将阻值较小的电阻串联到被测电路中，把电流转换为电压信号进行测量，这个电阻被称为采样电阻，有时也被称为分流电阻或感应电阻。
采样电阻具有以下特点：
- 低阻值：其阻值通常较低，一般不超过 1Ω，以确保不会对被测电路造成显著影响。
- 高精密度：误差通常控制在 ±1% 以内，在某些高要求的应用中，会采用 0.1% 精度的电阻。
由于采样电阻的阻值较小，其上的电压降也相对较小，所以在实际应用中，通常需要接上放大电路，将微小的电压放大到可测量的范围。
采样电阻的连接位置也需仔细考虑。尽管其阻值很小，但与负载串联后仍可能对负载造成一定影响。为避免因采样电阻破坏负载的接地，特别是在负载包含高速处理器和模拟电路的精密电路中，通常选择将采样电阻接在负载与电源正极之间，这种配置方式被称为高边电流检测，与将采样电阻接在负载与电源地之间的底边电流检测相对。
在电流采样过程中，存在 “采样窗口” 的概念。当对某个管脚进行采样时，采样电容需要足够的时间来累积电压，从而形成采样电压，通常这个时间窗口不应小于 7 个 ADCCLK。
在实际应用中，可能会遇到一些挑战。当下管的 PWM 占空比非常小时，如 PWM3 所示，由于 ADC 采样的时间限制，所采集到的数据可能不够准确。但根据基尔霍夫电流定律（KCL），三相电流之和始终为零。因此，在三电阻采样方案中，可以通过另外两相占空比较大的数据来推算出第三相的电流。而对于双电阻采样方案，则可能无法直接获得第三相电流，除非采取某些措施，如限制下管的占空比，以确保采样的准确性。单电阻采样方案更为复杂，它需要根据不同的
开关组合来推算对应的电流值，并在一个 PWM 周期内进行两次采样，再通过算法重构三相电流，是所有方案中为困难的一种。
运放，即
运算放大器，是一种功能多样的器件。通过接入不同的反馈网络，它可以灵活应用于精密的交流和直流放大、有源滤波、振荡器以及电压比较等众多领域。需要注意的是，在电流信号的采集过程中，通常无需进行滤波处理，因为滤波可能会引入信号延迟。
运放与比较器的差异主要体现在输出电路的设计上。运放通常采用双
晶体管推挽输出，而比较器则仅使用一只晶体管，其集电极直接连接到输出端，发射极则接地。此外，比较器在应用时需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该电阻的作用类似于晶体管的集电极电阻。
运放既可以用于线性放大电路（通过负反馈实现），也可以用于非线性信号电压的比较（开环或正反馈）。而电压比较器则专为信号电压比较而设计，不适用于线性放大电路（因其缺乏频率补偿）。尽管两者都可以执行信号电压比较的任务，但比较器被优化为高速开关，具有比运放更快的转换速率和更短的延时。
