AMC1301-Q1电压采样误差计算

使用了贵司隔离方法器芯片,型号AMC1301QDWVRQ,对于datasheet推荐电路,如下:

 

 

         

         关于采样误差计算,有如下几个疑问请教。

  1. 如下如所示的Eg(%)和EG,在计算采样误差时,是两者相加吗?

    EG:

    EG(%):

    举例:如果R3’=3kΩ,则EG(%)=1-12.5/(12.5+3)=19.35%,如果取EG=0.3%,那么总的放大误差是多少?此时,是采用R3电压作为运放输入吗?

  2. 如果考虑R3’和Rin,使用如下公式作为隔离运放差分输入,是否可以不考虑EG%的影响,在计算放大误差时,只考虑EG=0.3%就可以了

         

          3.规格书中运放漏电流典型值在60uA,实测输入悬空时,R3‘’上压降约为30uA*R3’,什么原因呢?     

 

        

            4.   实测输入差分负悬空时,运放也正常工作,输入差分电压也满足增益,而且测试R3’压降为0,不受漏电流影响。差分负悬空,不与输入地相连,这种做法是否可取呢?

  • 1. 这边并没有看到您上传图片,建议您可以重新上传更新下您的帖子。关于Gain error跟工作电压,温度有关,您可以参考
    datasheet Figure 20~Figure 23。
    2. 实际应用中,运放输入不允许悬空。
    3. 您所说的漏电流是指Input bias current吧?关于Ib您可以看看这个解释: e2echina.ti.com/.../18865
  • 回复 Mickey Zhang:

    已更新图片
    1 输入电压使用5V,输出电压采用3.3V,温度暂时取常温25摄氏度。
    2 实测中差分输入信号悬空也可以正常采样,而且不受输入偏置电流Ib影响,但是这种做法不允许,是这样吗?
    3 规格书中Input bias current典型值是60uA,输入悬空下,实测R3’电压30uA*R3’,这个是否正常?如果要考虑Input bias current影响,典型值是按照60uA还是30uA呢?

  • 回复 user5602535:

    如我之前所说,您在输入悬空情况下,所测的参数没有参考意义.
    您是指VDD1=5V, VDD2=3.3V是否可行?
  • 回复 Mickey Zhang:

    “VDD1=5V, VDD2=3.3V,温度25”情况下,隔离运放的增益误差怎么计算?“输入悬空确定不可用”,第四个疑问解决了。前面三个疑问能详细的解答一下吗
  • 1. 增益误差求和,是用两种不同的增益误差的绝对值求和。实际应用中,R3的电阻值非常小,mohm级,所以由R3’带来的增益误差是非常小的;

    2. 理论上没有问题,但数据手册中提供的公式,是本产品最简便和有意义的系统性增益误差工程计算方法;

    3. 偏置电流是60uV,概念上讲,这不是漏电流。实测方法,可以让电路中,R3取0欧。则会在R3’上形成压差;

    4. 差分负必须接高压侧地,用以提供参考点。

  • 回复 Robin Liu:

    非常感谢耐心回复,还是有一些疑问:

    1      R3=100mohm为例,EG(%)=1-12.5/(12.5+0.1)=0.8%,取EG=0.3%,两者绝对值求和,增益误差=0.3%+0.8%=1.1%,差分输入电压=R3/(R1+R2+R3)*Uin,差分

    输出电压=R3/(R1+R2+R3)*Uin*gain,差分输出电压误差=R3/(R1+R2+R3)*Uin*gain*1.1%,上述计算过程是否有误?

            在本方案中,由于电压较高,在几百伏,R3阻值在kohm级别,以R3=1kohm为例,EG(%)=1-12.5/(12.5+1)=7.4%,这误差比较大,此时按照1所述公式计算,

    增益误差太大了。考虑到EG(%)是一个固定值,是否可以在计算差分输出电压时进行补偿? (如差分输出电压=R3/(R1+R2+R3)*Uin*gain*12.5kohm

    /(2.5kohm+R3), 差分输出电压误差=R3/(R1+R2+R3)*Uin*gain*12.5kohm/(2.5kohm+R3)*0.3%)

    2     如果理论上没问题,那么运放差分输出电压=Vinp_n*gain,差分输出电压误差=Vinp_n*gain*0.3%,是这样吗?

    3 考虑输入偏置电流,可以计算R3和R3‘上的压降吗?能否举例说明

  • 回复 user5602535:

    1. 100mohm误差计算过程是对的,但采样系统的误差或精度通常会通盘考虑。现在你求得的误差,是模拟信号端初始精度误差。在你的设计中,会按照系统的精度要求选择相应的ADC,确定ADC的分辨率,最终用ADC的分辨率来决定精度误差是多少个LSB,或多少位的有效精度位。

    如果你采样的电压很高,就更加要求你的shunt电阻值选的很小,才能分得一个很小的电压值用于AMC1301的输入,AMC1301的差分输入范围,只有+-250mV;

    2. 结合问题2回答,shunt 电阻选很小的另一方面原因是,当shunt电阻选很小,则AMC1301输入电阻对电阻分压的影响将可以被忽略不计,则对其模拟量及其数值置信度的评估就可以用“输出值+精度”的组合来衡量,如2V±1.1%。当然也如你的分析,shunt值按照不可忽略来算,就用你的公式,比如求得“2.014±0.3%”,但其本质是一样的。

    关于补偿,你现在求得的只是系统初始精度误差,采样系统在实际应该中都会对系统进行校正,校正后的误差是不可补偿的。关于如何采样系统数值校正,你可以自己搜索下。

    3.输入偏置电流是两个电压输入脚VINP和VINN会有一个对外流出的电流,大小都是60uV, VINP的电流经R3到地,VINN的电流经R3‘到地,偏置电流造成的误差就被抵销了

  • 回复 Robin Liu:

    非常感谢耐心答复,基本解决所有疑问。现在只是考虑运放输出电压精度误差,ADC分辨率及分压电阻精度误差在后面会考虑。现在就是偏置电流还有点不明白。在高压输入悬空时,R3‘=1kohm时,测量R3‘压降接近1kohm*30uA=30mV,不是60mV, 这个是只有在R3短路下才会测出60mV吗?
  • 回复 user5602535:

    兄弟,打字不易,我回答了的问题麻烦帮忙确认下,再继续问哈
  • 回复 user5602535:

    既然是偏置电流,你就要为它提供一个对地的回路,无所谓R3短路或不短路,但只有在提供对地回路的前提下,这个电流才能流出来。悬空时你测出来的电流值就说不好是什么电流了