电路分析

1. 采样电阻与信号获取：在该电路中，采用了阻值为 0.02Ω（20mΩ）的采样电阻。当有电流 I 流经该采样电阻时，会产生压降 VU，其计算公式为 VU = I×0.02。由于采样电阻两端的电压可能会出现浮动情况，为了更准确地获取信号，需要采用差分测量方式，而非传统的单端对地测量。
2. 差分放大电路：由运放 U4A 构成，其输入为 VU 和参考电压 VCC1.25（值为 1.25V）。差分放大器的放大倍数 Diff 通过公式 Diff = Rf / Rin 计算得出，这里 Rf = 12kΩ，Rin = 1kΩ + 1kΩ，所以 Diff = 6。运放的输出 Vout 可通过公式 Vout = 6×VU + Vref 计算，将 VU = 0.02×I 和 Vref = 1.25V 代入，得到 Vout = 0.12I + 1.25V。其中，1.25V 的偏置起到了提供零电流基准的重要作用，使得 ADC 能够检测正负电流，这在电机正反转等应用场景中尤为关键。
3. ADC 采集与电流计算：Vout 信号经过 RC 低通滤波（用于去除噪声）和 ESD 保护（防止静电损坏）后被送入 ADC。根据 ADC 采集到的电压 VADC，可通过公式 I = (VADC - 1.25V) / 0.12 计算出实际电流。假设 ADC 的参考电压为 2.5V，那么最大正向电流为 (2.5V - 1.25V) / 0.12 = 10.42A，最大负向电流为 (0V - 1.25V) / 0.12 = -10.42A。

    关键设计考虑

1. 电阻匹配与精度：差分放大器的精度在很大程度上取决于 Rf 和 Rin 的匹配程度。为了确保高精度，建议使用精度为 0.1% 的电阻。同时，采样电阻（0.02Ω）应选择具有低温度系数的材料，如锰铜合金，以减少温度变化对电阻值的影响，从而降低温漂对电路性能的干扰。
2. 共模抑制比（CMRR）：运放的 CMRR 需要足够高，一般要求大于 80dB，这样才能有效抑制共模噪声，例如电源干扰等，保证电路的稳定性和可靠性。
3. 低通滤波设计：RC 滤波的截止频率 fc 通过公式 fc = 1 / (2πRC) 计算。通常，截止频率应设置为高于信号带宽（如 10kHz）但低于噪声频率（如 PWM 频率 100kHz），以在有效去除噪声的同时，保证信号的完整性。
4. 参考电压稳定性：1.25V 的参考电压（可选用 TL431 或专用基准源）必须具备低噪声、低温漂的特性。如果参考电压不稳定，会导致零电流漂移，从而影响电流检测的准确性。

    实际应用与优化

1. 校准方法：为了提高电流检测的精度，需要进行校准。零点校准是在零电流时，测量 ADC 的输出并存储偏移量；增益校准则是施加已知电流（如 1A），然后调整软件计算系数。
2. 扩展动态范围：如果需要更大的电流检测范围，可以采取以下两种方法。一是降低差分增益，例如将 Diff 改为 3，此时 Vout = 0.06I + 1.25V；二是提高 ADC 的参考电压，如将其提高到 3.3V。
3. PCB 布局建议：在 PCB 布局方面，采样电阻的走线应尽量短，并且采用开尔文连接（Kelvin Sensing）方式，以减少寄生电阻的影响。同时，模拟部分（运放、ADC）应与数字部分（MCU）进行隔离，避免噪声耦合，确保电路的性能不受干扰。