ZHCAEQ8 July   2024 FDC1004 , FDC1004-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 引言
  5. CSA 和输入偏置级
  6. CSA 和增益误差因子
  7. 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. 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. 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. 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. CSA 基准引脚输入电阻的设计过程
  12. 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

对电容耦合电流检测放大器的输入 eEXT 进行基准验证

确定输入电阻负载误差(尤其是偏移和漂移误差)目前并不是一个理论过程,由于内部开关电容器的高非线性阻抗,因此需要进行基准验证。一般过程简单直接,因为工程师可以在温度范围内带和不带 REXT(和稳定 CDIFF)扫描 VOUT/VIN,并使用标准线性插值计算总增益、偏移和漂移误差。完全由 REXT 产生的误差通过计算总体误差的变化来计算。

设计人员可以通过两种方法来了解预期的实际误差。

方法 1 - 使用精密差分电压源进行扫描输入

这种方法需要使用能够精确驱动毫伏电压的精密直流电压源 (VIN) 模拟分流电阻器的压降 (VSHUNT)。此外,该源可以具有 4 线测力和检测功能。

虽然这看起来是最简单的方法,但在进入 CSA 输入引脚(IN+ 和 IN-)的长输入线的电感方面有一个缺点。如前所述,电容耦合 CSA 在其前端可能具有复杂的容性开关网络。这些电容器可以使用总线提供的电流不断地充电和放电。平均电流很小(纳安),但峰值瞬态输入偏置电流可能更大。

任何输入电感都会使这些电容器负载过重,并产生延迟,从而导致严重的器件误差。通常这不是问题,因为从 RSHUNT 到 CSA 输入引脚的输入布线不够长,不足以产生较大的电感。此外,可以使用小输入差分电容 (CDIFF) 来抵消电感负载,如图 4-1 中所示。

总体而言,如果使用此方法,请确保 VIN 源是 4 线测力和检测连接,并且 CSA 的 CDIFF > 1nF,具体取决于布线时长和环境温度有多高。

方法 2 - 使用受监测电流源和校准后的分流电阻器进行扫描输入

该方法是在焊接 CSA 电路的情况下对焊接在分流电阻器上的电流进行实际检测。它需要提前付出更多努力,但可以实现更精确的结果。此外,它不需要负输入引脚电缆电感,因为在实际 PCB 上输入布线可能很小。

这种方法的缺点是需要知道系统中使用的近似分流电阻器 (RSHUNT),并能够将其焊接到 CSA EVM 或原型系统 PCB 上。

另一个挑战是使用准确的电流表来直接测量负载。如果测试需要更大的电流,请考虑使用温度受控且使用精确的电压表进行监控的精密分流器。

只需使用可变电阻器或变阻器从模拟总线电压的待机电压源拉取电流即可控制负载电流。可以根据需要使用电流源(更加精确)并提供电流源

这种方法的一个方便之处是,不需要为增益校准测量分流电阻器,因为外部负载误差 (eEXT) 是从 REXT=0Ω 到 REXT>0Ω 的误差差值。

如果工程师选择测量 RSHUNT 随温度的变化以进行增益校准并准确了解电路误差,则可以首先将 RSHUNT 焊接到 PCB 上,并在系统标称、最高和最低工作环境温度下使用精密的 4 线欧姆计进行测量。需要注意使测量趋稳。此外,可去除/消除任何并联电阻(包括 CSA),因此 RSHUNT 测量不受影响。一旦对 RSHUNT 进行了校准,就可以通过计算来消除其容差。

方程式 20. V I N   =   R S H U N T ,   C A L × L o a d M e a s u r e d