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做研發(fā)真的是有干不完的活，尤其是做硬件的小伙伴，作為單板的 owner，要與其他各個(gè)領(lǐng)域打交道，開不完的會(huì)，扯不完的皮，甩不完的鍋，解決不完的問題，抱怨出來(lái)又顯得矯情，最終大多數(shù)只有硬抗著。

今天的吐槽結(jié)束，這次就講一個(gè)測(cè)試中的案例吧。

之前有篇文章介紹過(guò)電池模擬器，因?yàn)槠漭敵鲭妷?、輸?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%B5%81/">電流可以靈活配置，而且精度很高，所以是我們?cè)谡{(diào)試采樣板中不可缺少的設(shè)備（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）。

但是，電池模擬器的價(jià)格不菲，國(guó)外的產(chǎn)品很貴，單通道大概 1W 左右；目前國(guó)內(nèi)的廠家做得也不錯(cuò)，而且價(jià)格相對(duì)低一些，但總體來(lái)講，電池模擬器還是相對(duì)較貴的。

所以，在不要求高精度測(cè)試的場(chǎng)合下，大家可能會(huì)使用簡(jiǎn)單的電阻分壓來(lái)做 AFE 的供電與采樣輸入，具體如下圖：R1、R2、R3 為分壓電阻，一般阻值相等，這樣每個(gè)電阻的分壓也相同；電阻分壓后輸入到 AFE 的各個(gè)電壓采樣通道。

采用上面這種電阻分壓的方式，乍一看是沒有問題的，但是其實(shí)里面是有事情的，下面就詳細(xì)討論下。

各家的 AFE 采樣電路大同小異，主要是下面的這兩種形式：對(duì)于形式一，在采樣端口處放置了對(duì)地的共模電容 C；對(duì)于形式二，采樣端口在經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻 Rc（幾百Ω~幾千Ω）后，放置一個(gè)對(duì)地的共模電容 C。

對(duì)于上面這兩個(gè)形式，存在這樣一種場(chǎng)景：先把分壓電阻與采樣板連接好，然后直流電源再輸出電壓，拿形式一的電路舉例：如下圖，當(dāng)開關(guān)閉合后，直流電源給 C1、C2、C3、C4 四個(gè)電容進(jìn)行充電。

但是這四個(gè)電容的充電電阻是不一樣大的，C1 是電源直接充電，而 C2 是由電阻 R1 進(jìn)行充電，C3 是由電阻 R1+R2 進(jìn)行充電，C4 是由 R1+R2+R3 進(jìn)行充電；這樣的話，由于每個(gè)電容的充電速度不一致，導(dǎo)致電壓采樣通道在電容充電過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓的現(xiàn)象，進(jìn)而損壞 AFE。

我們簡(jiǎn)單仿真一下，如下圖：假如分壓電阻選擇 100Ω，電容選擇 100nF，直流電源為 12V，在分壓電阻與采樣板連接穩(wěn)定后，每個(gè)通道分得的電壓均為 4V，這個(gè)沒啥疑義。

我們關(guān)注的是在開關(guān) S1 閉合后、電壓達(dá)到穩(wěn)定前時(shí)各個(gè)通道可能出現(xiàn)的電壓值，那么就再仿真一下；下圖就是 S1 閉合瞬間手動(dòng)截取到的電壓值，實(shí)際第一個(gè)通道的電壓瞬時(shí)值達(dá)到了 10.2V，那么是有可能超過(guò)采樣通道的最大過(guò)壓值的，進(jìn)而造成 AFE 損壞。

同樣地，針對(duì)形式二的電路，同樣也會(huì)存在這樣一個(gè)瞬間的過(guò)壓現(xiàn)象，假設(shè)通道上面的串聯(lián)電阻取值 100Ω來(lái)進(jìn)行仿真；我發(fā)現(xiàn)第一個(gè)通道的電壓最大出現(xiàn)在 5V 左右，也會(huì)超出穩(wěn)態(tài)下的 4V，但是比前面的電壓要小得多，而且每個(gè)通道上面的電壓差距縮小很多。

繼續(xù)增大這個(gè)串聯(lián)電阻到 1KΩ，如下圖，仿真發(fā)現(xiàn)此時(shí)三個(gè)通道的電壓幾乎同步增加，相差不大。

其實(shí)上面幾個(gè)不同現(xiàn)象的解釋很簡(jiǎn)單：就是因?yàn)槊總€(gè)電容上的串聯(lián)充電電阻越來(lái)越接近，導(dǎo)致每個(gè)電容的充電速度相差不大，也就是電容上面的電壓接近同步增長(zhǎng)。

所以，如果使用電阻分壓的方式來(lái)模擬電芯電壓，為了避免出現(xiàn)過(guò)壓導(dǎo)致 AFE 損壞，我們需要盡量讓每一個(gè)電容的充電速度一致；如果是形式二的電路，我們通過(guò)調(diào)整分壓電阻值即可；但如果是形式一的電路，可能需要多加一個(gè)限流電阻，類似下圖的 R4，阻值需要進(jìn)一步計(jì)算。