[参考译文] OPA2990：使用运算放大器进行高侧电流感应，我们是否可以获得负输出？

该运算放大器(与其他轨到轨运算放大器一样)可以处理其自身电源电压之间的所有电压。

请显示所需电路的原理图、包括所有总线和电源电压。

您好！

e2e.ti.com/.../current-sense-ref-diagram.pdf

e2e.ti.com/.../0574.current-sense-ref-diagram.pdf

您好！

您好！

您好、Maitry、

为什么不运行 TINA-TI 仿真？

Kai

您好！

感谢您的反馈。 我们将使用具有+7V 和-7V 双电源而不是单电源的运算放大器。  

我们将尝试在 TINA 仿真器中进行仿真。  

此外、您能否建议符合指定要求的任何其他合适的运算放大器？ 然后、它将非常有帮助

您好！

我已经完成了电流感应实施 的给定视频 https://training.ti.com/ti-precision-labs-current-sense-amplifiers-current-sensing-different-types-amplifiers?context=1139747-1139745-1138708-1139729-1138709。

感谢您建议观看本视频、其中阐述了电流感应的许多概念。 基于此、我有以下查询。

对于 OPA2990，双电源电压范围为+/- 1.35V 至+/- 20V。如果我们使用 OPA2990，双电源电压在 V+时为+7V，在 V-时为-7V。  

VCM 范围为=(V-)-0.2至(V+)+ 0.2V，右侧。  

因此，双电源+7V+V+和-7V-的 VCM 范围 将为-7.02V 至+7.2V。  

以及我们对-5V Vbus 和1.4uA 电流的要求。  

Vshunt 将为1.4uV。

Vcm =(-5 - 5.0000014)/2 =-5.0000007 V (在 VCM 范围内)  

请验证。 并建议上述理解是否正确？  

如果没有、那么、我认为我们必须搜索差分放大器或电流感应放大器、在该放大器中、我们可以得到 Vcm 范围> Vs、对吧？

请尽快指导。

等待您的积极回应。

您好、Maitry、

当然、当电源为+/-7V 时、您可以测量共模为-5V 的差分电压。 使用具有完全匹配电阻器的差分放大器。 通常情况下、它们不必是完美的。

要精确测量-5V 上的1.4uV 差值、需要近乎完美的电压。 您不需要的信号为-5V (噪声)、所需的信号为1.4uV。 因此、您的信噪比为-141dB  

对于运算放大器、它也需要近乎完美。 对于1.4uV 信号、放大器的输入偏移应小于0.01uV、OPA2990完全不接近。   

您能否使分流电压大幅增大并具有更大的感应电阻？

您好、Maitry、

您可以这样做：

e2e.ti.com/.../maitry_5F00_opa2990.TSC

Kai

您好！

是的、我们可以使用更大的感应电阻器。

您好！

感谢您提供的指导和详细的仿真。

但是、我们的应用具有大小限制、因此我们尝试使用单个差分放大器实现这种电流感应。 如果我们使用输入失调电压非常低的差分放大器，如果我们按照 Ron 的建议增加感应电阻器的值，使用单路差分放大器，是否可以使用-5V 电源实现1.4uA 的电流感应。

请尽快答复。

您好、Maitry、

使用具有-5V 共模电压的差分放大器配置并尝试测量1.4uV 信号、将要求您根据 Ron 计算使用容差约为0.0001%的电阻器。 这是因为差分放大器的 CMRR 取决于电阻器容差。 使用精度更高的器件将有助于改善失调电压和其他直流误差源、但由于电阻器容差、差分放大器配置是一个限制因素。

谢谢、

Tim Claycomb

您好！

感谢您的快速响应。

您建议使用什么来满足此要求？ 如果可能，请建议合适的器件型号。

Maity、

是从-5V 到负载的1.4uA 传统电流。 如果负载是电阻性负载、电流将以另一种方式流动。

是否要将负载电压保持在恒定-5V，这意味着要纠正感应电阻上的电压损耗？

唯一可用的电源是接地和7V 吗？

Maity、

使用+7V 和-7V 电源时、电流是另一种方法、我有两种解决方案。  

这一个测量一个方向的电流、而在另一个方向输出零(无负输出)。

VLOAD 为5V 恒定电压。  VOUT = ILOAD * R4 * R3/R1 ；VOUT >=0

e2e.ti.com/.../Neg-low-I-sense3.TSC

这种方法测量双向电流、输出 可以是正 的或负的。

VLOAD 为5V 恒定电压。  VOUT = ILOAD * R4 * R2 / R1；VOUT +或-  R3=R1、R5=R2

可更改为+/-7V 和 OPA2990

e2e.ti.com/.../Neg-low-I-sense4.TSC

您好！

无需使用+7和-7V 作为运算放大器的电源。

对于负载电流、下面是我们的要求

我们需要感应 HPA 的栅极电流。 栅极电压变化：-5V 至-2V

栅极电流：正常和意外情况下为1.4uA：最大电流高达10mA。

该栅极电压电源通过电流感应电阻器和运算放大器连接到 HPA 的栅极引脚。  

因此，如果我们从 TI 选择任何高精度运算放大器并使用感应电阻器(差分电压高于失调电压)，并且使用 R1、R2、R3和 R4 (我们获得轻微增益)。 我们可以使用负输出、然后使用分压器将其移动到 ADC 引脚范围。  

但是、由于尺寸限制、我们的主要关注点是使用任何单个高精度运算放大器来实现上述所有功能。 我要求您提供同样的指导。 是否可以使用任何高精度运算放大器(单通道)实现上述功能？

等待您的积极回应。

您好、Maitry、

为什么您之前没有告诉过流速高达10mA？

Kai

Maity、

我建议了更好的解决方案。 我认为您更喜欢简单的解决方案。

当然、单个运算放大器可以实现这一点。 在建议一个简单的解决方案之前、我需要确定负载电流的流动方式。  

我看到电压在-2V 至-5V 之间变化、它可以提供10mA、但 HPA 只消耗1.4uA 电流；因此、我们可以使用该电压为单个运算放大器供电。 我想知道-2V 至-5V 有什么作用(它没有负电源吗？)

输出电压变化的速度有多快？  (最大压摆率或 Vpp 和频率)

读取 ADC 的控制器是否也知道输出电压的值？  (如果 CPU 知道这两个值、则可以对这两个值使用数学运算以获得正确的答案)

有了所有问题的答案、我可以建议使用一个简单(小)的电路  

Maitry、

VBUS 是-5V？ 1.4µA 测量值？ 允许出现什么错误？ 负载是多少？ 分流器上允许的最大压降是多少？ 允许的最大分流电阻是多少？

Kai

您好 Ron、

非常感谢您的快速回复。

我将再次解释详细的应用。

我的功率放大器 laod 将消耗1.4uA 电流、如果出现短路等任何问题、它将消耗10mA 电流、因此我必须计算电流以了解器件状况。

在此附上相同的方框图。

我的功率放大器的输入电压在初始级为-5V、在工作条件下电压为-2V、两种消耗电流的单位均几乎相同、单位均为 uA。  

输入电压-5V 至-2V 负电源、IT 开关处于微秒级。

是的、控制器 ADC 将知道输出电压的值。

请建议使用简单的小电路。

提前感谢。

您好！

实际上、在正常情况下、电流将在 uA 范围内斜升。 但在短路等意外情况下、电流可能会高达10mA。  

很抱歉造成误解。

您好！  

VBUS 为-5V 至-2V  

是功率放大器栅极。

允许的最大压降为：0.5V

您好！

是50欧姆分流器正常。

是的、-5V 至-2V 电压将通过电流感应电阻器进入功率放大器的栅极引脚。

我们仅有一次从-5V 切换到-2V、之后它将会重新调节-2V。  

我们将通过 ADC 引脚读取 OPAMP 的输出电压。

因为我们的主电流以 uA 为单位，通过分流电阻的输入电压为-5V。

谢谢  

您好！

请提供答复。 因为我被困在项目的中间。

提前感谢。

您好、Maitry、

这种方式？

e2e.ti.com/.../maitry_5F00_ina849.TSC

Kai

Maity、

这是一个选项、可通过两个单端通道或一个差分 ADC 通道将电流信息发送到 ADC。 如果输出电流需求较高、50k 电阻器将保持该电流相当低(<100uA)。 1.4uA 时的 Vloss 为70mV

ADC 电压范围为(1V 至7V)  

e2e.ti.com/.../Neg-Low-I-sense6.TSC

您好！

感谢您的回复和指导。 我将介绍并向您提供更新。

您好！

感谢您的指导。

您好、Maitry、

它现在是否起作用？

Kai