任务介绍

本次任务的核心是设计并实现一款功能完整、性能可靠的直流电流检测模块。根据任务要求，该模块需要能够精确感知最大5A的直流电流，并将其转换为模拟电压信号输出。该信号最终将被树莓派RP2040微控制器的ADC进行采集。设计需遵循一系列明确的工程约束，包括板卡尺寸需小于60mm x 40mm，输出接口需包含处理后的信号、+3.3V电源和地，并且所有核心元器件必须是DigiKey上的在售型号，以确保设计的可实现性。

模块介绍

根据任务要求，本次我选用“采样电阻+运算放大器”方案设计了一款高精度模拟电流检测模块。此板卡主要用于将一个较大范围的直流电流信号，转换为MCU的ADC可以直接采集的电压信号，常用于电源监控、电机驱动和电池管理等场景。模块的核心处理芯片为LMV358双运放（其使用的A路运放与LMV321电气特性一致），封装为SOIC-8。模块对外接口为大电流螺丝端子和标准2.54mm间距的信号排针：

• J1 (螺丝端子) - 承载最大5A的直流电流回路。
• J2 Pin 2 (+3.3V) - 模块的工作电源输入，由主控板提供。
• J2 Pin 3 (GND) - 模块的参考地。
• J2 Pin 1 (V_OUT) - 经过处理和放大的模拟电压信号，直接连接至MCU的ADC引脚

LMV358IDR芯片DigiKey链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/texas-instruments/LMV358IDR/381251

原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

由于这块核心板采用了经典的差分放大电路，为了保证测量精度，我们使用了专业的“开尔文连接”（Kelvin Connection）方法，将信号采样路径与大电流的功率路径在采样电阻（R_shunt）的两端进行分离，有效避免了接触电阻和走线电阻对测量结果的干扰。

为了给LMV358运放内部的模拟电路部分提供更好的性能，板上为其配备了100nF的电源去耦电容，紧靠芯片的电源引脚，提供低纹波的稳定供电。

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

eZ-PLM上新建物料和项目的截图

使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。

物料添加展示图

项目详情图

心得体会

通过本次从零开始的PCB设计项目，我收获颇丰。最大的感受是，硬件设计是一个理论与实践紧密结合、细节决定成败的过程。在原理图阶段，对“开尔文连接”等专业技巧的学习，让我明白了精度设计的核心思想。而在PCB布局布线阶段，对功率走线宽度、去耦电容位置、地平面处理等细节的反复斟酌和优化，则让我深刻体会到物理实现对电路性能的决定性影响。

整个过程也锻炼了我严谨的工程思维。从最初对元器件选型的一知半解，到后来能深入思考符号与封装的匹配、并主动去验证BOM中每个型号的准确性，这个过程不仅是技能的提升，更是工程素养的养成。最终，当看到DRC检查通过、Gerber文件成功生成时，那种将一个想法完整变为可制造实物的成就感，是无与伦比的。