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高低边电流检测技术分析

作者:时间:2013-11-06来源:网络收藏
G-BOTTOM: 0px; WIDOWS: 2; TEXT-TRANSFORM: none; TEXT-INDENT: 0px; MARGIN: 0px 0px 20px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/25px 宋体, arial; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(0,0,0); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  例如,如果检流电阻两端产生100mV的检测电压,其共模电压为10V。对应于100mV的满量程输出电压为2.5V,要求精度在1%以内。如果我们简单地通过分压电阻将10V共模电压缩小10倍,如图3所示。运放A1配置成差分放大器,很容易处理1V共模电压。而VSENSE(100mV)将按同样比例降低检测电压,提供给差分运放输入的检测电压只有10mV。为了达到2.5V满量程,必须引入额外的放大器A2,增益设置为250。

  注意,A1的输入失调电压毫无衰减地出现在输出端,并送入增益为250倍的放大器A2的输入端。因为这些失调电压与检测信号无关,将叠加到A2输入的均方根值(RSS)内,产生等效失调电压。假设两个运放都有1mV的输入失调,等效失调为

  (VOS-EQ)^2=(VOS_A1)^2+(VOS_A2)^2

  其中,VOS_A1和VOS_A2是A1和A2的输入失调电压。

  高低边电流检测技术分析

  因此,以上架构在A2输出端产生的误差电压为250×1.4mV=350mV,这只是输入失调的影响。运放的失调电压将造成14%的系统误差。

  电阻不匹配对CMRR的影响

  第二个主要的误差源源于运放A1的电阻臂公差。A1的CMRR主要取决于R2/R1和R4/R3。即使两个电阻臂的误差为1%,但仍会产生90μV/V的输出共模增益。利用1%公差的电阻,电阻臂的比例变化也会达到±2%,在最差工作条件下,将会产生3.6mV/V的共模电压误差。因此,对于10V的输入共模电压,在A1输出端可能产生高达36mV的误差(电阻臂1%的比例变化会产生0.9mV的误差)。36mV的误差显然是无法接受的,它会造成增益为250倍的A2进入饱和状态。1%电阻臂变化可能产生的放大后的误差电压为0.9mV×250=225mV。

总误差

  总误差包括:A1输入失调电压的RSS、A2输入失调电压以及由于电阻误差造成的输出误差电压。如上所示,1%的电阻公差加上10V的共模变化,在最差条件下可能造成36mV误差。总计RSS输入误差电压为

  (VTOTAL_OS)^2=(VOS_A1)^2+(VOS_A2)^2 +(VOS_MISMATCH)^2

  其中,VOS_A1和VOS_A2是A1和A2的输入失调电压,VOS_MISMATCH是1%电阻臂变化引起的输入误差电压。

高低边电流检测技术分析

  即使不考虑温度变化的影响,A1和A2放大器的输入失调电压以及1%电阻臂不匹配所产生的总误差也会导致高达1.67mV×250=417.5mV的误差,是满量程输出的16.7%。另外,对于417.5mV的误差电压,等效于417.5mV/25=16.7mV的输入失调误差,这也是设计中无法接受的。

  总误差可以通过使用高精度电阻(0.1%)或有失调电压更低的放大器得以改善。但这将进一步增加了外部元件

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