新手提问，关于电流测量的问题

Haisheng Sun

Other Parts Discussed in Thread: ADS7946, LM324, TIPD135, OPA188, PGA281, INA213, INA826, INA282

大家好：

我最近打算使用高端电流检测（原理请见附件PDF），待采样的电源为直流，电流范围为0-6A，输入电压VCCIN：0-6V，采样电阻R83使用0.01（或0.05）欧姆，ADC（U23：ADS7946）参考电压使用2.5V（或3V），采样电阻和ADC参考电压可以适当调整，我希望可以采到最小10mA、最大6A的电流，也就是说，运放共模输入范围为0-6V，差模电压输入范围为100uV-60mV；

1、开始打算运放选用LM324，但是看LM324的Input offset voltage 典型值是3mV（9mV max），是不是意味着在输入到运放的差模电压小于3mV时，运放输出的值很有可能是我们想要的值呢？也就是说只有在待测电流大于300mA时（3mV/0.01欧姆）测出的值才是准确的呢？

2、LM324的Input offset current ：−20nA（−250nA max）、Input bias current ：−300nA （−500nA max），偏移电流和偏置电流都是从输入端来看的，那他是怎么影响运放输出的呢？对于，这两个电流是怎么影响到我的测量结果的呢？是和Ref的有关吗？可以定量计算呢？

3、针对我的应用，我查了一一些运放，包括电流检测运放，固定增益差分放大器，零漂移的，高精度的；看到最后不知道该用哪种了。。。。

看了零漂移的运放感觉其参数都很棒，比如OPA188，但是我脑中有种印象，就是如果运放不是固定增益的或者内部不含有串联和反馈电阻的运放，其共模抑制比很容易受到正反向输入端电阻的误差因素影响，如果电阻值不匹配，会导致共模抑制比严重下降，不知道我的理解对不对？我看到TI的的TIPD135 （www.ti.com.cn/.../TIPD135 ），

PGA281增益可配置，其Offset voltage 最大120uV,偏移电流和偏置电流倒是很小，但是其的正反向输入端串接的75欧姆1%电阻的误差，会不会对运放差生不好的影响呢？看了这个电路可以测到10uA,我相信是没影响的。我又纠结是不是偏移电压对固定增益的运放和非固定增益的有区别呢？

看了电流感应应用的运放，比如INA213 ，价格不高，参数偏移电压100uV，偏移电流35uA，不知道是否适用我的应用场景呢？使用这个运放，我可以测到10mA吗？

4、对于我这样的电流测量场合哪种运放更合适呢？有没有相关型号推荐呢？

5、对于这种比较小的电流的测量方案，布局布线，还有运放和电源有哪些特殊要求吗？

各位专家得闲时帮忙解答下小弟的疑问，先谢谢了！

电流电压监测电路.pdf

11 年多前

0 Dylan Yao 11 年多前

TI__Expert 3790 points

[1]. LM324不能用。对于最小测量精度100uV来说，LM324不管是失调电压偏置电流还是噪声都是很大，有用信号要远大于这些才行。

[2]. 偏置电流是通过与它流过的电阻形成压差来产生误差的。例如你图中的R76和R435并联值与偏置电流相乘产生输入信号与-端的电压差。

[3]. 你的理解是对的，差动放大的共模抑制比很大程度上取决于外面这四个电阻的匹配程度。这边你应该选的运放是零漂移高精度的，因为瓶颈在于测量到100uV，所以精度就是这边的指标。偏移电压对固定增益和非固定增益的影响是一样的，固定增益只是内置了增益电阻。

我们可以粗略估计一下共模的影响，6V共模在100dB的抑制比下产生60uV的电压，已经大于一般精密运放的失调电压了。因为失调电压是可以校准掉，而共模电压是变化的，不能校准掉，所以建议用高抑制比的仪表运放，然后再用校准的方法去掉失调电压。在TI网页上筛选了一下，你可以看一下INA826，120dB抑制比，150uV的失调电压。

[4]. 这种测量场合，只有精密运放或仪表运放。

[5]. 这种小信号测量中，注意电阻尽量用小的，减小热噪声；电源用LDO，同时尽量减小纹波，最好控制在1mV以下；走线上注意大电流线和放大电路的距离，防止串扰，同时做好小信号的屏蔽保护；注意好ADC地回路和前面信号地回路的耦合；注意前面的信号差分走线；