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;
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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]. 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;
1. 校准掉只是个通常的做法,就是校零的意思。在短路输入时,这时ADC仍然有一定的数值,这个数值就是各级的失调电压带来的,以这个值作为零点就好了
2. 小信号的屏蔽主要是防止辐射干扰和传导干扰。远离大电流线,周围用地线屏蔽或等电位线包围,做好地线的电流隔离,下面这个资料里讲到http://www.ti.com/lit/ml/slyp167/slyp167.pdf
3. 地回路耦合就是ADC数字地和前端模拟地的干扰,一定要做好单点接地和电源去耦
另外你再自己找一找小信号的设计资料。
关键是
1.你要达到多高的精度?
2.对速度是否有要求?
3.我们公司有专门的高边电流检测的芯片,比如INA282, 不知道能不能满足你的共模电压要求?