ZHCAEQ8 July   2024 FDC1004 , FDC1004-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1 引言
  5. 2 CSA 和输入偏置级
  6. 3 CSA 和增益误差因子
  7. 4 电流检测放大器输入引脚处电阻的应用
    1. 4.1 输入电阻设计注意事项
  8. 5 电流检测放大器基准引脚处输入电阻的应用
    1. 5.1 双向 CSA 和应用
    2. 5.2 使用高电阻源电压驱动 CSA 基准引脚
    3. 5.3 参考引脚处的输入电阻设计注意事项
  9. 6 CSA 外部输入电阻的设计过程和误差计算
    1. 6.1 计算带 110Ω 输入电阻的 INA185A4 的 eEXT
  10. 7 电容耦合电流检测放大器上输入电阻的设计过程
    1. 7.1 对电容耦合电流检测放大器的输入 eEXT 进行基准验证
  11. 8 CSA 基准引脚输入电阻的设计过程
  12. 9 INA185 在整个温度范围内的输入电阻误差测试
    1. 9.1 原理图
    2. 9.2 方法
    3. 9.3 理论模型
    4. 9.4 带 110Ω 输入电阻的 INA185A4 的数据
      1. 9.4.1 数据计算
    5. 9.5 分析
  13. 10INA191 在整个温度范围内的输入电阻误差测试
    1. 10.1 原理图
    2. 10.2 方法
    3. 10.3 理论模型
    4. 10.4 带 2.2kΩ 输入电阻的 INA191A4 的数据
      1. 10.4.1 数据分析
    5. 10.5 分析
  14. 11单级电流检测放大器 (CSA) 的 VOS, EXT 推导过程
  15. 12总结
  16. 13参考资料

6.1 计算带 110Ω 输入电阻的 INA185A4 的 eEXT

使用前面的公式对假设电路（具有输入引脚上带 110Ω 电阻器 (REXT) 的 INA185A4）进行分析。考虑以下电路参数：

表 6-1 计算 eEXT 所需的器件和电路参数
参数 标称值 容差 漂移 (ppm/°C)
VS 5V 0% 0
VCM 12V 0% 0
TA, Max 100°C 不适用 不适用
RSH 1mΩ 0.1% ± 50ppm/°C
REXT 110Ω 0.1% ± 20ppm/°C
RFB 500kΩ 工艺变化 (PV) ± 20% 工艺变化温度系数 = ±30ppm/°C
RINT 2.5kΩ
RBIAS 2.5kΩ
IOS/2 最大 ±225nA 0 ±10
IB, CM ON 58µA 20% ± 157ppm/°C
GainDevice 200V/V 0.25% ± 8ppm/°C
GainTotal, Typical 176.67844523V/V 变量 变量

需要的大多数基本电路参数可在数据表中找到。不过，需要对 IOS 和 IB, CM ON 进行一些计算和估算。

典型的 IOS 通常非常小，但在以下情况下可能会增加：在图 2-1 中看到 RBIAS/2 电阻器之间的任何比率失配，以及内部放大器网络正（同相）和负（反相）分支上的 RINT 和 RFB 电阻器之间不匹配。

如前所述，电阻比的匹配非常小，但可以保守地通过器件 ±0.25% 的典型增益误差进行近似计算。使用此信息，可以通过将一个分支中的所有电阻设置为 +0.25% 并将另一个分支中的所有电阻设置为 -0.25%，来仿真理想放大器网络并测量最大 IOS。当 VCM = 16V 时，IOS 为 450µA。所有电阻器都具有相同的漂移，因此 IOS 漂移将相当低，简单地近似为 10ppm/°C。如果执行单点校准，则会抵消 IOS 的误差。如有必要，请联系 TI 支持以获取更多信息。

单级 CSA 的最坏情况 IOS图 6-1 单级 CSA 的最坏情况 IOS

对于 IB, CM ON，典型值就是 IB, CM 中的跳转，如图 2-2 所示。容差可近似表示为工艺变化。可根据数据表中 IB, CM 与温度数据图推导漂移。对于 INA185，数据表显示了 IB, CM 从 -40°C 到 125°C 的 2µA 变化。假设该值为 3µA，您可以按 ppm/°C 确定漂移，如下所示：

方程式 17. I B ,   C M   O N   D r i f t   = ± 10 6 ×   Δ I B ,   C M × 0 . 5 Δ T A × 1 I B ,   C M   O N

最后，需要考虑 VS，尤其是 VCM 的温度依赖性，因为这会增加失调漂移，从而无法进行校准。

25° 和最高环境温度下计算出的 eEXT 值如表 6-2 所示。

在 125°C 时使用最坏情况下的 GEF 将偏移值以分流为基准 (RTS)

表 6-2 在 VCM = 12V 且 VREF=140mV 时，带有 110Ω（0.1%、20ppm/°C）输入电阻的 INA185A4 的最大失调电压、增益误差和漂移
TA (°C) 高 低
VOS, EXT Max (µV) 25°C 71.45 -71.25
125°C 115.82 -115.62
EG, EXT Max 25°C 1.99209% -2.84638%
125°C 2.04245% -2.91539%
EG EXT, Drift (ppm/°C) 5.057 -6.902
VOS EXT, Drift (µV/°C) 0.442 -0.444
VOS, EXT Calibrated, 25°C (µV) 44.37 -44.37

请注意，当 PV = -20% 时，会产生最坏情况下的 VOS, EXT。

表 6-3 展示了 RTI 和 RTS 的偏移值以及用于转换它们的 GEF。在电路仿真中，RTI 值与 VB 测量值匹配，如图 6-2 所示。

表 6-3 带 GEF 的 RTI 和 RTS 中的 VOS, EXT Max 值
TA 高 低
VOS, EXT Max RTS 25°C 71.45 -71.25
125°C 115.82 -115.62
VOS, EXT Max RTI 25°C 61.32 -71.25
125°C 99.36 -99.21
GEF 25°C 0.85832855 0.85840965
125°C 0.85788132 0.85812512
125°C 时的示例仿真图 6-2 125°C 时的示例仿真
25°C 时单点失调电压校准的总误差比较图 6-3 25°C 时单点失调电压校准的总误差比较