[参考译文] INA241A-Q1：电流检测放大器失调电压

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请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

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器件型号： INA241A-Q1
主题中讨论的其他器件： AMC1351-Q1 、OPA2188、 INA241A、TLV387

大家好、E2E 专家：

我有几个有关电流检测放大器失调电压的基本问题：

问题 1：如果补偿放大器的失调电压、我是否可以预期它会一直保持补偿（多年）？（假设失调电压漂移为零）？

问题 2：在以下电路中、如果补偿失调电压、我是否可以预期 Vout 始终与流经 Rshunt 的电流成正比（假设失调电压漂移和共模电压影响可以忽略不计）？假设 Vref = 2.5V 且 Vcc = 5V（运算放大器）

图像 1.pdf

问题 3：当放大器的输入信号是直流信号时、失调电压是否可以具有与输入信号是交流信号时不同的值？

问题 4：放大器的失调电压值可以随时间变化吗？还是只随温度变化？

此致、

公务员制度委员会

3 个月前

0 admin 3 个月前

TI__Guru**** 2835910 points

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您好：

感谢您发送编修。

问题 1：偏移补偿是否会持续多年（假设为零漂移）？

大多数情况下是、但“永远“取决于您如何定义它。

如果失调电压漂移真正为零（或可以忽略不计）、补偿将随着时间的推移保持得非常好。不过、INA241 没有寿命漂移规格、我们可以从类似器件做出一些推断。 AMC1351-Q1 等高精度器件 在 55°C 下 10 年内失调电压的典型变化为 0mV [1]和 OPAx383（零漂移 µV）等高±运算放大器指定±5 μ V 的最大失调电压、漂移 µV 0.025 μ V/°C [2]、提供 TI 所说的“无与伦比的长期稳定性“[2]。

尽管如此、标准（非零漂移）放大器确实存在一些老化现象、类似于 INA241 0.3 μ µV 月 对于精密器件[3]。多年来,这是小,但非零。实际要点：

放大器类型	长期稳定性	是否需要重新校准？
精密运算放大器	~0.3 μ µV 月老化[3]	可能会持续很多年
零漂移（例如 OPAx383、OPA2188）	~0 μ µV°C 温漂、接近零老化[2]	很少或从不[4]
隔离式 CSA（例如 AMC1351-Q1）	10 年内为 0mV [1]	否

底线： 由于具有零漂移和零漂移放大器、使用 INA241 进行补偿实际上是永久性的。轻微的长期老化最终可能需要重新校准。

问题 2：失调电压补偿后、Vout 是否会与 Rshunt 电流成正比？

仅在以下情况下、VOUT 与 Rshunt 电流成正比：

失调电压得到补偿✓μ V（您的假设）
温漂可以忽略不计✓（假设）
共模电压影响可忽略不计✓μ V（假设）
进行测量 CMRR 和 PSRR 保持稳定 — 电路内偏移性能受到两个因素的影响[5]
输出保持在线性范围内：使用 INA241 时、从 GND + 50mV 到 VS–200mV。

由于您假设了漂移和共模效应、 是—Vout 将保持与 Rshunt 电流成正比 INA241 的测量结果。

问题 3：直流和交流输入信号之间的失调电压是否不同？

否—失调电压本身是一个直流参数、不随信号类型而变化。

失调电压 (V_OS) 定义为输入端强制输出为零所需的差分直流电压[6]。这是一个固有的直流误差项、在放大器数据表中、交流输入信号和直流输入信号的规格没有不同[7]。

但是、需要注意的是一个重要的相关影响：

CMRR 会随着频率的升高而降低。 例如、INA241A 显示直流 CMRR 为 166dB、但 100kHz 时仅显示 104dB [8]。这意味着存在交流共模信号（例如，电机驱动总线上的开关噪声）时、有效输入基准误差会增加—但这是一个 CMRR 效应、而不是 V_OS 本身的变化。

总结：

对于直流和交流输入信号、V_OS（固有失调电压）=相同
由于频率相关的 CMRR 劣化、交流信号的视在输出误差可能会更大[8]
对于接近直流的直流耦合设计、失调电压是主要误差；对于高频交流、CMRR 限制占主导地位[9]

问题 4：失调电压是随时间变化还是仅随温度变化？

主要与温度有关、但存在一个老化较小、老化较慢的元件。

主要机制是 依赖于温度的漂移 、以 nV/°C 为单位指定 INA241 [14]：

在固定温度下、偏移应保持稳定
当温度偏离校准点时、失调误差会在额定漂移系数处累积
µV：INA241A2 在 0.03 μ°µV C 时漂移；在 60°C 摆幅范围内、仅增加了 1.8 μ V 的误差[14]

基于时间的（老化）漂移 是次要的、较慢的效果：

~INA241 等标准精密放大器：µV 0.3 μ V/月[3]
零漂移放大器和隔离式 CSA：10 年内有效 0 [1][2]

实际情况下、最坏情况下的失调电压误差同时存在以下两种情况：

对于大多数应用、 温度漂移占主导地位 [10]、正因如此、选择低漂移放大器要优于管理老化效应[12]。校准整个温度范围内的温漂非常重要、可能需要多个校准点[13]—这正是推荐零漂移放大器 (OPA2188、OPAx383、TLV387) 用于无法重新校准的精密电流检测应用的原因[4][11]。

总结想法

您的四个问题统称为实际的设计决策： 如果您需要补偿来保持长期不变而无需使用 INA241 重新校准、或者选择零漂移放大器 。在大多数用例中、温度漂移系数的重要性远高于老化。一个值得考虑的后续行动：您的应用的工作温度范围是多少？即使使用“可忽略不计的漂移“、如果放大器不是零漂移类型、50–80°C 摆幅也会引入有意义的误差。此外、如果 Rshunt 电路在开关转换器或电机附近运行、则即使 V_OS 本身得到了良好补偿、也可能值得量化与频率相关的 CMRR 降级 (Q3)。

引文

我希望这对您有所帮助、

Joe

放大器（参考译文帖）

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