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[参考译文] INA301:显著增益错误

Guru**** 1952840 points
Other Parts Discussed in Thread: INA301
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。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/564713/ina301-significant-gain-error

部件号:INA301

大家好,

我正在使用INA301A1开发精密电流源,但遇到了一些相当重要的问题。  我最大的问题之一是设备上的增益被指定为20 V/V,最大误差为0.1 % ,但我看到的增益误差与9 % 一样大。  

是否有人有过类似的经历或知道这可能是由什么引起的。  我附上了控制回路的示意图。  电流感应放大器的输出正在为DAC的输入提供信号。 我还拆除了负载电压感应电路,因为它包含错误。  我已经删除了DAC,但仍从INA301中获得显著增益错误。  我还在负载引脚上使用1k电阻器进行测试。

谢谢!

  • 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。

    亲爱的Torkom:

    是否也能看到PCB的布局? 如果您看到这一大错误,可能是INA301在电路板上的布局问题。

    检查这一点的一个快速方法是使用DMM和探头穿过器件的输入引脚(而不是并联电阻器)。 事实上,也要探测分流器,看看两个值之间的差异是什么。 如果您在输入端看到错误,则错误是由于输入跟踪的问题引起的。 我建议查看下面链接中的视频13,了解如何解决这些问题。

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers/current-shunt-monitors/f/931/t/46.7332万

    让我们知道您从这一过程中看到了什么结果,我们将从这一过程中开始。 希望这有所帮助。

    卡罗勒斯

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    Carolus,您好!

    我已经探测了输入引脚,它们与并联电阻器上的电压完全相同。  我对分辨率为40uA的0至6mA电流感兴趣,因此我并行使用两个49.9 欧姆0.1 % 电阻器。  我不认为痕量电阻会对如此高的并联电阻有任何显著的影响。  我已附上一张布局照片以供查看。  电流感应放大器为U7,并联电阻器为R18和R19。  

    更多的信息有助于调试。  设备的电源电压为4.5V。  它使用开关稳压器从3.7V LiPO和之后放置的LDO升至5V。  电压轨上的最大波纹为50mV峰值。  通过将放大信号馈入ADC来监控电流。 删除ADC时仍有增益错误。  模拟和电源接地通过铁氧体磁珠连接在一起。

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    亲爱的Torkom:

    我还注意到了一些事情:

    -因此,要澄清一点,如果您探测设备输入端的电压,然后探测设备无负载的输出端,您会发现两者之间存在最大的9 % 错误? 您是否已尝试安装新设备以查看是否会复制此设备?

    您说您对0 - 6mA范围内的电流感兴趣,但您的额定电流值是多少? 您的跑步距离是接近6mA,还是接近分辨率所在的微安范围?

    -在您的原理图上,它表示您正在使用零件的A2版本(50 V/V)。 是这样吗?还是您只是将软件包置于布局中,并使用A1部件(20 V/V)? 我问的原因是每个的偏移电压不同,在如此小的信号下,这将对您的测量产生重大影响。 从您的笔记中,您似乎正在调用A1的最大偏移,但我只是想仔细检查一下。

    卡罗勒斯

    附注:出于好奇,您为什么要将电压从增强的5V稳压器降回4.5V?

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    Carolus,您好!

    我探测了设备的输入引脚和输出引脚,并看到了*up to * 9 % 错误。 有时错误是2 5 %。 对于我所进行的测试,电流介于1mA和2mA之间。 但是,项目规格要求我能够获得介于0-6mA之间的40uA分辨率。 该项目用于大脑刺激设备,因此电流可以变化。 没有标称值,但我要说,它通常不在40或80uA范围的最底层。

    原理图不正确。 设备实际上是A1。 我没有在主板上切换设备,但我有3个主板,是由我的PCB制造商组装的。 我的所有主板都有一些错误。 我注意到,当电流值较高,接近4.5mA时,误差要小得多。

    我使用LDO在我的4.5V导轨上有更清洁的电源。 电脑控制器是低噪声调节器,我计划过滤来自开关调节器的一些纹波(但由于开关调节器的高切换频率,这种情况不太可能发生)。

    谢谢!

    -托尔科姆
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    托科姆,

    我们通常会推荐单并联电阻器(多个电阻器的开氏连接以附加轨迹电阻的形式引入错误),除此之外,您的布局看起来还不错。 当信号增大时,错误会减少,这一事实是完全合理的,可能是问题的根源。 如果您测量的是如此小的电流,则很可能是零件的偏移和输入偏置电流影响了您的测量。

    零件在输入端的最大偏移为125uV。 授予此项可能不是您当前使用的零件的真正偏移,但它可以存在于任何零件中,因此应设计为。 这种错误在很大程度上已通过您选择这样一个大型并联电阻器(50||50)得到缓解,因为在1mA时,您的输入电压大约为25mV >> 125uV。 不过,我提到这一点是为了牢记向前迈进。

    部件的典型输入偏置电流为120uA。 此电流流入INA301差分输入的两侧,因此您将看到电流通过并联电阻器进入下端流。 根据您的分辨率,这相当于3个LSB。 由于具有如此大的并联电阻,这将为您的测量增加大量的额外偏移(120uA * 24.95ohms = 3mV)。 这相当于输出端高达60mV。 同样,当您行驶到测量范围的较高位置时,可以缓解这种情况,但这可能会在如此低的测量范围内占据主导地位。 测量1mA,您的理想输出将是

    1mA * 24.95 * 20 =.5V

    通过上述偏置电流计算出的偏移,在考虑系统中的其他不确定性之前,您将意识到12 % 的错误。

    最后,指定零件的增益误差,从输出电压=.5V开始。 对于小于此值的信号,零件的增益误差可能会在指定范围之外发生变化或操作,因此您需要确保您的设计使您所需的最小测量值输出零件动态范围内的电压。

    我认为您的问题是由于这些问题在测量范围的低端存在的平衡行为造成的。 您可以尝试减小并联电阻器的尺寸,以减小偏置电流的影响,但当您降低差分时,零件的偏移将变得更加相关。 而且,要确保零件在指定的输出范围内工作将变得更加困难。 您还可以选择升级到下一个增益变体,这将提供额外的设计选项来解决这些问题。

    希望这有所帮助。 如果您需要其他信息,请告诉我。

    卡罗勒斯
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