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[参考译文] OPA2192:用于宽范围电流测量的自动范围互阻抗放大器

Guru**** 1693050 points
Other Parts Discussed in Thread: LOG114, INA190, OPA2192, INA188, PGA281
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/908352/opa2192-autorange-transimpedance-amplifier-for-wide-range-current-measurement

器件型号:OPA2192
主题中讨论的其他器件:LOG114INA190INA188PGA281

尊敬的 TI 放大器团队:

我计划设计具有自动范围功能的跨阻放大器、通过7个步骤测量100nA 至1A 的电流。 我的目标是精密电流测量。 对于每个步骤(例如,100nA - 1uA 范围,1uA-10uA 范围,.... 100mA - 1A 范围)、我计划使用不同的反馈电阻器(带有反馈电容器、未显示在原理图上)、如所附文件中所示。 由于电流可以是双极的(正负)、并且可以高达1A、因此我使用对数互阻抗放大器解决方案(TI Burr-Brown 的 LOG114)消除了电流、并专注于此设计。 开关是数字控制的。 我的目标是使用16位 ADC 监测输出,达到限制(例如2.6V 或2.4V,1uA)时,通过断开并连接适当的反馈电阻器来切换至其他反馈。 我将在我的设计中使用 OPA2192。 首先、我重点介绍了 INA190、但它具有500pA 的泄漏电流、在100nA 范围内具有大约0.5%的测量误差。 此设置将用于监测电池电流(例如电池或化学反应)。 它可用于不同的环境、因此 TIA 必须能够感应从低到高的电流。

在测量期间、电流可能会随着时间的推移而变化。 默认情况下、我将首先关闭 SW1并打开所有其他选项、但在这种情况下、假设10mA 通过1M、然后100W 功率耗电(????) 电路将被破坏。 如果我从 SW7闭合开始、所有其他引脚都断开、直到我使用 ADC 读出100nA (电压与其成正比)、我必须检查所有 SW6、SW5、SW4、SW3、SW2输出、最后到达 SW1。 在这种情况下、在这种关闭和打开状态下、我可能会丢失数据。  

我的问题是、我的设置在100nA - 1A 范围内测量电流是否合理、以及如何解决上述问题? 如果不是、您能否为这种类型的电流测量设置推荐某种方式/设计/应用手册?  

感谢你的帮助

I   )  

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    您好、Ahmet、

    OPA2192只能处理大约10...20mA 的输出电流。 请参阅数据表的图20。

    另一个问题是反馈环路中的 Armada 交换机可能会出现过大的容性负载、从而导致不稳定。

    Kai

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    您好、Ahmet、

    您提到您的电流是双向的、范围如此宽。 出于 Kai 所述的原因、您可能需要两个或更多电路来处理低电流和高电流情况。 您可能需要使用电流感应放大器和 TIA 来覆盖两个应用端、具体取决于您想要实现的电流测量精度。 对于电流感应放大器、请查看 INA188或类似产品。  

    最棒的

    Raymond

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    您好 Kai 和 Raymond、  

    感谢您的回答。

    根据您的回答、我删除了所有 TIA 选项。

    现在、我正在考虑使用具有 PGA 的 INA (PGA281)来减少开关数量。 我正在考虑使用运算放大器缓冲 INA 输入以降低偏置电流、并使用3个分流电阻器实现全范围(+PGA 增益)。  PGA281是否具有双向功能? 如果是、我考虑在 100nA - 1A 范围内使用3个分流电阻器+ PGA281。

    使用簧片继电器开关分流电阻器是否可以解决 Kai 提到的问题?   (我在本论坛的回答之一中看到了此解决方案)  

    感谢你的帮助、

    阿赫迈特

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    您好、Ahmet、

    选择合适的继电器本身就是一项科学。 许多继电器无法切换非常小的电流、但需要的电流最小。 对于低于 mA 的开关范围、您应选择适合所谓"干开关"的继电器。 这是一个带有镀金触点的继电器、其中填充了惰性气体。 µA 低于1 μ m 的开关、您甚至需要具有大量金触点的继电器。

    遗憾的是,这种金触点继电器的缺点是它不能切换高电流:-)金触点很容易因为拱形而损坏。

    因此、没有可以从最低电流切换到最高电流的继电器。 每个电流范围都需要自己合适的触点材料。 这就是为什么许多 Ampère μ A 仪表具有额外输入以进行高电流测量的原因。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    非常感谢您的响应和帮助。  

    遗憾的是、我的设计应该在整个范围内只有一个通道/输入。 我有三个问题,如果你能回答,我将不胜感激。

    1.根据您提供的信息,以下解决方案是否起作用?

      a.对于100nA - 10uA,使用 INA188。 分流电阻器的情况下运行

      b.对于10uA - 100mA、使用 PGA281、如 TI 的 TIDU033中所述。  

      c.对于100mA - 1A、使用 INA188并使用合适的分流电阻器

    范围 a、b 和 c 的输出由 ADC 监控。 要在 a 和 b 之间切换、我将使用具有低泄漏的模拟开关。 要在 b 和 c 之间切换、我将使用继电器。

    2.在上述范围内,我也不确定 PGA281是否是双向的。 我没有找到这一点、也不知道如何从数据表中了解它。 可以从我可以理解 PGA281是双向的还是不在数据表中的位置为我提供帮助吗? 最大范围(7个十进制)为10uA - 100mA、由于 PGA 具有数字控制增益、TI 仅用一个开关解决了这一问题。 如果我使用 PGA281、我的工作将会很轻松。

    最后一个问题是、电流将来自可进入正或负电源轨(+12V -12V)的电源、INA188和 PGA281均采用双电压(+15V 和-15V)供电。 双电源是否还意味着如果 INA188/PGA281的输入为正电压或负电压、它们可以正常运行?

    阿赫迈特

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    您好、Ahmet、

    我建议阅读数据表的"输出级"部分。 您将在第15页找到它。

    Kai

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    尊敬的 Kai:  

    感谢您提供信息。

    PGA281允许双向测量、我已理解。

    阿赫迈特

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    欢迎你,艾哈迈德:-)

    Kai