电流检测精确度的影响要素

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1、电子电路网（www.cndzz.com）电流检测精确度的影响要素在电流检测领域，牢固掌握电流检测的基础知识，了解电流检测所使用的一些器件，知道如何计算某种解决方案的精确度以及印制电路板(PCB)布局和问题检修的一些指导原则都非常有用。本文将为您详细介绍影响某种解决方案精确度的一些规范，这些规范包括输入补偿电压(Vos)、共模抑制比(CMRR)和电源抑制比(PSRR)。精确度分流器测量的系统精确度会受到许多误差源的影响，其中一些如表1所示。方程式1表明了极端系统精确度情况。其中，Sworst-case(%

2、)为每个误差源的误差贡献度。但是，一种更为实际的系统精确度计算方法是，将无关联误差写成一个和的平方根(RSS)，如方程式2所示。集成电路查询网（www.datasheet5.com）电子电路网（www.cndzz.com）表一：系统级误差源由于表1所列大部分误差均为输入参考(RTI)，因此我们最好是就输入方面来对精确度进行讨论。参考器件输入的误差乘以器件增益，得到其对输出的影响程度。输入补偿电压输入补偿电压一般为影响某种解决方案精确度的最大因素。它的定义是“一个必须施加于输入端之间以强制静态DC输出电压

3、为零或者其他规定电平的DC电压”。放大器的理想Vos为0V。但是，工艺差异和器件设计限制等原因，会导致Vos不为零。所有输入参考误差均根据理想分流器电压计算得到。理想分流器电压应为负载电流和理想电阻器值的乘积。系统中，标称负载电流为5A，理想关联电阻器值为1mΩ，则器件Vos规范的误差贡献程度计算方法如方程式3所示。假设我们决定使用INA170，其最大Vos规范为1mV。要想减小这种误差，我们有两种方法：增加Rshunt电阻，或者降低Vos(max)。增加Rshunt电阻方法是否可行，取决于成本、电路板

4、空间或者功耗情况。另外，我们也可以尝试找到一集成电路查询网（www.datasheet5.com）电子电路网（www.cndzz.com）种具有更低Vos的替代器件。最后，需要注意的是，负载电流与误差成反比关系。在我们的例子中，标称负载电流为5A时，计算得20%。如果系统负载电流减少，则Vos规范产生的有效误差增加。因此，设计人员应在最小负载电流下计算极端误差。共模抑制比在介绍CMRR以前，我们需要重新复习一下输入共模电压知识。放大器的输入共模电压为两个输入端的共用平均电压。尽管这样说确实没有错，但最好

5、还是将分流器电压同共模电压区分开来。通过定义Vid（差动输入电压），可以达到这个目标。在电流检测应用中，它还可以被看作是分流器电压。图1显示了输入共模电压的另一种定义，其使用了差动输入电压。图1还再次提出了差模增益(Adm)的概念。差动放大器的理想输出为差动输入电压和差模增益的乘积。图1：共模电压另一种定义。(差模增益,差动放大器,)CMRR可影响电流检测解决方案的精确度。它是器件共模信号抑制能力的度量标准。这很重要，因为共模信号会以差动信号的形式出现在器件中，从而降低解决方案的精确度。CMRR通常在产

6、品说明书中以线性刻度(μV/V)或者对数刻度(dB)单位表明。如果单位是dB，则极端值为最小值。如果单位为μV/V，则极端值为最大值。集成电路查询网（www.datasheet5.com）电子电路网（www.cndzz.com）要想计算器件CMRR规范产生的误差，我们需要：产品说明书列出的极端CMRR规范、产品说明书规范表的共模电压测试条件（Vcm-pds）以及系统的共模电压（Vcm-sys）。例如，假设系统共模电压为50V(Vcm-sys)，并且分流器电压标称为5mV。我们使用INA170计算误差，其

7、极端CMRR规范为100dB(min)，Vcm-pds=12V。由于规范单位为dB，我们需要将其转换为线性刻度，如方程式4所示。现在，我们来计算误差，如方程式5所示。想要降低CMRR带来的误差贡献值，我们有两种方法：增加分流器电压，或者选择一个拥有更好CMRR性能的器件。改变Vcm-sys通常并非为一种可行的方法，因为具体应用决定了它的大小。这样处理CMRR的目的是，让读者能够迅速和有效地理解其如何影响测量的精确度[1,3,4]。电源抑制比PSRR是电源电压变化引起Vos变化程度的一种测量方法。PSRR

8、所产生误差的计算方法与CMRR类似。要想计算器件PSRR规范所产生的误差，我们需要：产品说明书的极端PSRR规范、产品说明书规范表的电源电压测试条件(Vs-pds)以及在系统中为器件供电的电源电压(Vs-sys)。例如，INA170的极端PSRR规范为10μV/V（最大），且Vs-pds=5V。如果器件实际电源电压为30V(Vs-sys)，则PSRR所产生的误差可以利用方程式6计算得到。就前面的几个例子集成电路查询网（www.datashe