ZHCAD82 October   2023 MSPM0L1306

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2硬件简介
  6. 3软件简介
  7. 4测量仪表 GUI 简介
  8. 5电流检测和校准方法
    1. 5.1 MSPM0 OPA 简介
      1. 5.1.1 OPA 输入和输出限制
      2. 5.1.2 OPA 精度影响
    2. 5.2 电流检测方法
    3. 5.3 电流校准方法
      1. 5.3.1 (R1+R2)/R2 校准
      2. 5.3.2 OPA1 Voffset 校准
      3. 5.3.3 R3/(R4+R3) 校准
      4. 5.3.4 Vref 校准
  9. 6解决方案评估步骤
    1. 6.1 第 1 步:硬件准备
    2. 6.2 步骤 2 :评估
  10. 7MSPM0 测量仪表解决方案测试结果
    1. 7.1 校准测试结果
    2. 7.2 电流检测结果
      1. 7.2.1 在 25°C 下测试
      2. 7.2.2 在 0°C 下测试
      3. 7.2.3 在 50°C 下测试
      4. 7.2.4 结论
    3. 7.3 电流消耗测试
  11. 8解决方案摘要和改进方向
    1. 8.1 分流电阻器
    2. 8.2 ADC 及其基准
    3. 8.3 运行时间校准

OPA 精度影响

OPA 增益精度受三个参数的影响:

  • 第一个是输入偏置电流。
  • 第二个是输入直流电压失调。
  • 第三个是 OPA 噪声。

由于 MSPM0 OPA 使用 CMOS 技术,因此栅极与传导通道物理隔离,从而产生真正具有高阻抗的输入。它的输入偏置电流参数主要是来自 ESD 结构、保护二极管和/或寄生结的泄漏电流的组合。这意味着,输入偏置电流可以有正电流或负电流,具体取决于条件。与双极放大器实现方案不同,在该硬件设计中,这就是 OPA 同相输入未使用匹配电阻器的原因。从计算结果可以看出,偏置电流对 OPA 输出的影响低于 1mV,也可以在稍后进行校准。

对于输入电压失调,斩波功能更有助于降低其影响。启用斩波功能后,最大输入失调电压从 3.5mV 变为 0.5mV,如 MSPM0L1306 数据表的第 7.17 章所示。斩波功能通过调制输入信号和解调输出信号来实现这一结果。对于输入信号,它在调制和解调后将保持不变。对于输入电压失调,它在信号调制后开始生效,并将与信号一起进行解调。因此,斩波功能会将直流电压输入失调更改为交流电压输出失调,而不会影响输入信号。

对于 MSPM0 上的 OPA,它具有一个 ADC 辅助斩波模式。启用 ADC 硬件过采样后,斩波频率由 ADC 采样频率控制(请参阅图 5-3)。由于硬件采样时间是一个偶数,正电压输出失调和负电压输出失调的采样时间将是相同的。在最终均值计算之后,可以通过数字滤波器消除交流电压失调,这意味着您不再需要硬件滤波器!由于斩波技术无法真正消除电压失调,因此在计算输出电压范围时,除了电压输出摆幅范围限制外,还需要考虑电压失调。正如电流检测演示中显示的电压失调校准,电压失调参数主要影响检测电流范围。

GUID-A759A25F-CCA0-4853-8A41-264827AE4A30-low.png图 5-3 MSPM0 斩波器功能

OPA 噪声是主要影响电流检测性能的关键参数。但是,在启用斩波功能之后,您可以有效地降低部分噪声(1/f 噪声),因为斩波会将基带信号移至超出输入级 1/f 区域的斩波频率。与软件均值计算滤波器配合使用时,您可以将总交流噪声控制在可接受的水平。