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工程師設(shè)計(jì)分析:影響電流檢測精確度的幾種規(guī)

作者: 時(shí)間:2012-09-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

領(lǐng)域,牢固掌握的基礎(chǔ)知識,了解所使用的一些器件,知道如何計(jì)算某種解決方案的以及印制電路板(PCB)布局和問題檢修的一些指導(dǎo)原則都非常有用。本文將為您詳細(xì)介紹某種解決方案的一些規(guī)范,這些規(guī)范包括輸入補(bǔ)償電壓(Vos)、共模抑制比(CMRR)和電源抑制比(PSRR)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/176257.htm

分流器測量的系統(tǒng)精確度會受到許多誤差源的,其中一些如表1所示。方程式1表明了極端系統(tǒng)精確度情況。

(電子工程專輯)
eq1

其中,Sworst-case(%)為每個(gè)誤差源的誤差貢獻(xiàn)度。但是,一種更為實(shí)際的系統(tǒng)精確度計(jì)算方法是,將無關(guān)聯(lián)誤差寫成一個(gè)和的平方根(RSS),如方程式2所示。

(電子工程專輯)
eq2

(電子工程專輯)
表一:系統(tǒng)級誤差源。

由于表1所列大部分誤差均為輸入?yún)⒖?RTI),因此我們最好是就輸入方面來對精確度進(jìn)行討論。參考器件輸入的誤差乘以器件增益,得到其對輸出的程度。

輸入補(bǔ)償電壓

輸入補(bǔ)償電壓一般為影響某種解決方案精確度的最大因素。它的定義是“一個(gè)必須施加于輸入端之間以強(qiáng)制靜態(tài)DC輸出電壓為零或者其他規(guī)定電平的DC電壓”。放大器的理想Vos為0V。但是,工藝差異和器件限制等原因,會導(dǎo)致Vos不為零。

所有輸入?yún)⒖颊`差均根據(jù)理想分流器電壓計(jì)算得到。理想分流器電壓應(yīng)為負(fù)載電流和理想電阻器值的乘積。系統(tǒng)中,標(biāo)稱負(fù)載電流為5A,理想關(guān)聯(lián)電阻器值為1mΩ,則器件Vos規(guī)范的誤差貢獻(xiàn)程度計(jì)算方法如方程式3所示。假設(shè)我們決定使用INA170,其最大Vos規(guī)范為1mV。

(電子工程專輯)
eq3

要想減小這種誤差,我們有兩種方法:增加Rshunt電阻,或者降低Vos (max)。增加Rshunt 電阻方法是否可行,取決于成本、電路板空間或者功耗情況。另外,我們也可以嘗試找到一種具有更低Vos的替代器件。

最后,需要注意的是,負(fù)載電流與誤差成反比關(guān)系。在我們的例子中,標(biāo)稱負(fù)載電流為5A時(shí),計(jì)算得20%。如果系統(tǒng)負(fù)載電流減少,則Vos規(guī)范產(chǎn)生的有效誤差增加。因此,人員應(yīng)在最小負(fù)載電流下計(jì)算極端誤差。

共模抑制比

在介紹CMRR以前,我們需要重新復(fù)習(xí)一下輸入共模電壓知識。放大器的輸入共模電壓為兩個(gè)輸入端的共用平均電壓。盡管這樣說確實(shí)沒有錯(cuò),但最好還是將分流器電壓同共模電壓區(qū)分開來。通過定義Vid(差動輸入電壓),可以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。在電流檢測應(yīng)用中,它還可以被看作是分流器電壓。圖1顯示了輸入共模電壓的另一種定義,其使用了差動輸入電壓。圖1還再次提出了差模增益(Adm)的概念。差動放大器的理想輸出為差動輸入電壓和差模增益的乘積。

1.jpg
圖1:共模電壓另一種定義。(差模增益, 差動放大器,)

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