许多嵌入式体系需求进行精细电流丈量，不同的运用能够由不同的传感器完成。现在运用比较多的电流丈量传感器有：发光二极管、燃油传感器（输出规模从10nA-20mA）。现在，电流输出传感器比电压输出传感器更受欢迎，这是由于它们具有较高的噪声规模以及能够运用较长的电缆。本文介绍了一种运用模仿多路复用器丈量多通道输入电流的办法。
原理
有许多办法来丈量电流。一种办法是运用通过电阻的电流来丈量电压。电阻上的电压能够通过欧姆规律得到：
V=IR
这儿I是当时已知电阻的电流值。电阻的输出电压能够运用模数转化器ADC转化为数字值。有不同的ADC类型比方Delta sigma，单端或差分逐次迫临型(SAR)。图1显现了一个微处理器和模数转化器构成的简略的丈量分流电阻的电压的办法。假如ADC输入电压规模有限，一起还需求进行精细丈量，那么就需求精度更高的扩大器来完成。
运用ADC丈量到的电压除以电阻就得到电流值。电阻公役越小，模数转化器分辨率越高，丈量到得电流就越准确。
FIGURE-1
图1:多通道电流丈量
当需求从多个传感器丈量或监控电流时，能够运用一个单ADC的多路复用器完成。多路复用器的输出衔接到多个差分扩大器。扩大器的差分扩大输出衔接到ADC进行转化。
图2显现了多路复用器的构成：扩大器、ADC、微处理器、模仿器材、外围部件（如定时器和memory）。能够感应和丈量不同的电流源。微处理器能够记载丈量值。
图2：多通道电流丈量结构
图中有四个电流感应分流电阻- Rs1 Rs3和Rs4（通过这些电阻能够丈量到电流）。这儿显现的仅仅是个比方, 也能够衔接其他传感器输出比方霍尔传感器或输出电流的模仿传感器。电流丈量的抱负通道能够通过多路复用器来挑选。这些通过处理器来操控。模仿多路复用器输出衔接到供给信号增益的差分扩大器。运转时刻内，差分扩大器和模数转化器都是能够通过微处理器体系操控装备的。这样做有利于下面状况：当不同输入通道通过复用器切换时，以及每个通道信号需求有不同的增益时。增益信号输入到ADC随后ADC的数据通过微处理器体系处理。
下面是核算ADC转化成果的电流的方程式
可丈量输入电流：4mA
差分扩大器增益：10
ADC供电电压：5V
RS值 | 多路复用器输入端电压 | ADC输入电压规模 |
| 16位分辨率ADC计数 |
50E, 0.01% | 0.2V | 2V | 7.8mV | 30µV |
100E, 0.01% | 0.4V | 4V | 15.62mV | 61µV |
电流I能够从ADC读数核算出成果:
电流I=(电压计数 x(mv /计数)/电阻)/扩大器增益
商场上有恰当数量的微处理器具有片上ADC，而且能够在运转时通过固件进行装备。ADC应该满意运用要求，具有恰当的输入电压规模，满意操作要求、分辨率、增益操控等。假如ADC是差分的，能操控的增益到输入信号，那么图中的差分扩大器也能够不必。
微处理器体系具有运转时可装备的定时器。定时器能够设置为在一个特定的时刻距离产生中止。这些中止是用来中止微处理器并衔接所需的多路复用器输入通道到输出。读出ADC转化成果读数、处理实测数据然后储存在memory或传输到PC进行数据剖析。通过改动计时器周期，能够很容易地改变监控每个通道的时刻。假如只监控一个通道，只需在选定所需监控通道后关掉定时器中止即可。
下面这种状况有必要十分当心，当通过多路复用器从一个频道切换到另一个频道时，这时候ADC仍在处理转化，那么或许会导致不准确的丈量。抱负的办法就先中止ADC，铲除之前任何转化成果，然后再切换到所希望的输入通道，之后ADC就能够从头运转了。
一般运用一般要求信号尽或许快地发送，这依据多路复用器的开关时刻(例如：复用器从一个通道切换到另一个通道所花的时刻)，这个时刻应该尽或许小，由于长时刻的切换或许导致信号丢掉。一切的多路复用器应该在建立新衔接之前断掉，这是为了防止与之前通道的信号产生短路。
影响电流丈量的参数
有几个参数决议了感应的准确和电流的丈量
电阻精度
一些参数关于电流准确丈量时很重要的，首先要挑选恰当阻值的电阻，还要有适宜的额定功率、答应误差、温度系数。拿温度系数来说，它界说了温度改变时每度的改变对应的电阻的改变。
假如感应电阻（Rsense）值十分小，那么通过感应电阻的电压降也会十分细小。这将需求大幅进步电平来到达准确电流丈量。相反，假如Rsense值很大，那么然后很大功率(I²R)将被耗费，这会形成温度改变，电阻通过加热后最终会带来阻值的改变。过多的电源耗散也会导致电源损耗然后体系功率下降。
扩大器精度
运用的扩大器应具有高输入阻抗、低输出阻抗、高CMRR、低输入偏移电压。输入偏移电压随温度线性改变。假如输入偏移电压很大，那么扩大输出电压也不是很准确，将会导致不准确的电流丈量
例如：假如扩大器增益为10，输入偏移电压是1 mv，那么输出电压将扩大到10毫伏。假如运用的分流电阻很小，通过它的电压只要几毫伏，那么扩大器输出端的偏移误(10 mv)会显得十分大，这将导致不准确的电流丈量。
多路复用器参数
前面现已讨论过，多路复用器的切换时刻需求尽或许小，不然就会导致信号丢掉。多路复用器的高导通电阻将影响输入信号电压，这能够对体系的全体功能有优点。多路复用器的通道%&&&&&%和阻抗也会影响输出信号，当在通道间切换时或许会引进过错电流。
ADC精度
ADC作用是将输入电压准确地转化为数字信号，这和其他要素相同重要。例如：一个8位分辨率的ADC，运转在输入电压规模为0 -5伏特的状况下，每个计数将占大约19.60毫伏。针对整个丈量电压规模，假如ADC 有1 LSB过错，这将引进大约20mv的过错。相同的作业电压规模,16位ADC 1 LSB过错会引进只要76微伏的过错。当ADC具有更高的分辨率和更小的规模时会给出更准确的模仿到数字转化，但本钱也会成份额地添加。
单片机的可编程性
一些微操控器比方赛普拉斯的PSoC(可编程片上体系)恰当适合于这样的运用（运转时需装备）。PSoC是可编程的，能够添加差分模仿多路复用器，PGA（用于信号扩大），Delta-Sigma ADC(能够设置为单端或差分)、定时器和许多其他组件，运用PSoC需求很少额定的硬件。图3所示为一个多通道电流丈量的比方。
图3：多通道电流丈量体系
多路复用器可装备为最多32通道，可编程增益扩大器能够供给50倍增益，ADC是一个delta sigma ADC，它可作业在单端或差分输入形式，可装备为8到20位分辨率。
多路复用器能够有单端或差分输入两种挑选，这有助于模仿工程师的传感器运用挑选。模仿多路复用器具有“先开后合”的特性，在衔接新输入之前会彻底断开电流输入，这也防止了板上搅扰。
局限性
电流丈量需求一个精细电阻
板对板器材误差或许形成丈量的差异
同一时刻只能够从一个通道收集数据，其他通道的数据会丢掉
跟着输入通道数目的添加，监控每个通道的时刻也会添加
需求在扩大阶段放一个源匹配阻抗比方运算扩大器防止从输出到下一个阶段输入阻抗不匹配。
由于模仿开关只在过压或低压状况下处理特定电压之间的电压，开关有或许损坏，因而,在多路复用器输入需求附加维护电路。
由于体系功能会依据供电电压改变而改变，硬件噪音,温度改变，这就需求校准到达准确丈量的要求
取得好功能的小窍门
运用输入噪声别离办法有助于进步全体体系功能
运用无噪音电源供电有助于准确的丈量
防止模仿多路复用器输入端的互扰
模仿多路复用器的通道切换时刻要进能短
尽量做到最优布线，然后确保ADC，复用器，和PGA的功能。
