工程師設(shè)計分析：影響電流檢測精確度的幾種規(guī)

CMRR可影響電流檢測解決方案的精確度。它是器件共模信號抑制能力的度量標(biāo)準(zhǔn)。這很重要，因為共模信號會以差動信號的形式出現(xiàn)在器件中，從而降低解決方案的精確度。

CMRR通常在產(chǎn)品說明書中以線性刻度(μV/V)或者對數(shù)刻度(dB)單位表明。如果單位是dB，則極端值為最小值。如果單位為μV/V，則極端值為最大值。

要想計算器件CMRR規(guī)范產(chǎn)生的誤差，我們需要：產(chǎn)品說明書列出的極端CMRR規(guī)范、產(chǎn)品說明書規(guī)范表的共模電壓測試條件（Vcm-pds）以及系統(tǒng)的共模電壓（Vcm-sys）。

例如，假設(shè)系統(tǒng)共模電壓為50V (Vcm-sys)，并且分流器電壓標(biāo)稱為 5mV。我們使用INA170計算誤差，其極端CMRR規(guī)范為100dB (min)，Vcm-pds=12V。

由于規(guī)范單位為dB，我們需要將其轉(zhuǎn)換為線性刻度，如方程式4所示。

eq4

現(xiàn)在，我們來計算誤差，如方程式5所示。

eq5

想要降低CMRR帶來的誤差貢獻值，我們有兩種方法：增加分流器電壓，或者選擇一個擁有更好CMRR性能的器件。改變Vcm-sys通常并非為一種可行的方法，因為具體應(yīng)用決定了它的大小。

這樣處理CMRR的目的是，讓讀者能夠迅速和有效地理解其如何影響測量的精確度[1, 3, 4]。

電源抑制比

PSRR是電源電壓變化引起Vos變化程度的一種測量方法。PSRR所產(chǎn)生誤差的計算方法與CMRR類似。

要想計算器件PSRR規(guī)范所產(chǎn)生的誤差，我們需要：產(chǎn)品說明書的極端PSRR規(guī)范、產(chǎn)品說明書規(guī)范表的電源電壓測試條件(Vs-pds)以及在系統(tǒng)中為器件供電的電源電壓(Vs-sys)。

例如，INA170的極端PSRR規(guī)范為10μV/V（最大），且Vs-pds=5V。如果器件實際電源電壓為30V (Vs-sys)，則PSRR所產(chǎn)生的誤差可以利用方程式6計算得到。就前面的幾個例子而言，我們假設(shè)分流器電壓為5mV。

eq6

要想降低PSRR帶來的誤差貢獻值，我們有兩種方法可以使用：增加分流器電壓，或者選擇一個PSRR性能更高的器件。改變Vcm-sys通常并非為一種可行的方法，因為具體應(yīng)用決定了它的大小。

本例中，PSRR單位已經(jīng)指定為μV/V。如果該值單位指定為dB，則在使用方程式6以前必須將其轉(zhuǎn)換為線性刻度。

其他誤差

一些規(guī)范，例如：增益誤差和分流電阻器容差等，通常會以百分比的形式出現(xiàn)。這使得精確度計算更加簡單。

表1還列出了Vos漂移和變化。輸入補償電壓漂移可測量溫度變化帶來的Vos變化。這種規(guī)范一般為：

但是，輸入補償電壓變化則并不那么簡單。輸入補償電壓變化測量的是時間變化帶來的Vos 變化情況。我們通?？梢栽诋a(chǎn)品說明書中看到這種規(guī)范，并且其僅為估計值。準(zhǔn)確估計這種變化的一種方法是，知道10年內(nèi)器件Vos的變化，不會大于器件的最大Vos規(guī)范。這種變化是器件初始Vos規(guī)范之外的變化。

綜合計算

如前所述，綜合誤差的各個方面，便可知道系統(tǒng)的總體精度。只需將每一項相加，便得到極端誤差，而以RSS方式將它們結(jié)合起來就得到一個更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

就本文所列舉的Vos、CMRR和PSRR例子而言，極端精確度為67.4%，如方程式7所示。

eq7

使用RSS方式綜合各個誤差，得到更準(zhǔn)確的精確度為78.03%，如方程式8所示。

eq8

總結(jié)

本文介紹了電流檢測精確度概念，它與Vos、CMRR和PSRR等規(guī)范有關(guān)。文中所舉例子，說明了在某個具體應(yīng)用中如何計算這些規(guī)范所產(chǎn)生的誤差。另外，我們還簡單介紹了如增益誤差、分流器容差和Vos漂移與變化等其他誤差。