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[参考译文] 使用电流源跟踪检测电压

Guru**** 2798555 points

Other Parts Discussed in Thread: INA3221

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/915574/sensing-voltage-using-current-source-follow-up

器件型号:INA3221

下午好:

我已成功使用 INA3221器件来测量电阻器(由 ADN8810电流源供电)的总线电压。 但是、我仍然看到总线电压的百分比误差大约为10%(由 INA3221测量)。

我使用了相同的 INA3221来测量同一电阻器的总线电压、但这次由电压源供电、我观察到百分比误差<0.5%、

我很困惑为什么会有如此大的差异。

P.S 我对 PCB 电路设计充满信心。

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    您好 Glenn、

    感谢您考虑使用德州仪器。  我怀疑您的问题与器件的偏置电流和输入阻抗有关。  以下是一些关键规格、指示将向器件中分流一些电流。

    您使用的任何探头也具有一定的阻抗。  如果您直接在 BUS 引脚处进行探头、我会尝试使用您可以获得的最大阻抗探头、以便不会再将任何电流从电阻转移开。

    至于您的电压源、我假设它是一个电池或一些稳压电源、可提供所需电压所需的电流。

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    尊敬的 Patrick:

    感谢你的答复。 我非常了解 INA3221的固有偏置电流。 为了了解这些偏置电流如何在我的电路中发挥作用、我放置了一个电流表和一个电压表来测量电阻器(我在上一篇文章中忘记了这一点)。 请参见下图。

    1."代码"列只是我必须输入到 ADN8810 (IC 电流源)的十进制值、它才能在"预期电流"列中生成电流值。

    2."实际电流万用表"列是电流表(连接到电阻器)测量的电流。 从第2列和该列中可以看到、这些值几乎相同。 这告诉我们、IC 芯片的几乎所有产生的电流都流向我的电阻器。 我对此没有任何问题。

    3. "实际电压万用表"列是电压表测得的电压(连接到电阻器上)。  

    4、看一下"实际电压 INA"列、可以看到它与"实际电压万用表"列中的值相比有所不同。 最后一列显示2列的百分比误差。

    考虑到您提到的偏置电流、我认为它在电压读数差异方面不会发挥重要作用。 您还能想到什么、为什么会有很大的差异?

    P.S. 我没有将值包括在 "实际电流 INA"列中、因为它对我来说并不重要。

    格伦

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    您好 Glenn、

    ~9%的误差非常大。  假设电源、共模和温度符合数据表电气特性表中的工作条件、对于150mA 负载、我预计最坏情况下包括电阻器容差在内的误差约为1%。 假设您的器件没有缺陷或损坏、我认为我们应该验证测量技术、布局、I2C 通信和后处理。  如果 您可以确认布局和探头放置具有下图所述的特征、我认为我们可能能够消除某些测量技术和布局原因。  请分享任何差异、即使其与探头位置一样微妙、也要有 RC 滤波器、0欧姆短路电阻器、从不同点路由输入迹线或非对称输入迹线。  如果您有任何电阻组件、请分享容差。

    如果您与上图没有区别、我认为最好查看 I2C 通信。  我认为我们应该验证通信是否清晰。  然后、如果它很干净、我认为我们应该验证后处理是否与 I2C 回读中显示的位匹配。

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    尊敬的 Patrick:

    让我单独回复您的清单:

    1.有缺陷的部件? 电路中没有故障部件

    2.布局? 我的 PCB 严格遵循 ADN8810和 INA3221的布局。

    分流电阻器? 由于我只关心总线电压、因此在我的帖子中没有针对这种情况的分流电阻器。

    4. RC 滤波器? 有一个 RC 滤波器、但电容器是 PCB 上的 SMD 组件。 电阻器位于试验电路板上。 每个电阻器通过 Dupont 导线连接到每个 SMD 电容器。

    5.如图所示,探头的位置稍有不同。 电阻值理论上为10欧姆、每个电阻值的电流源为0.15A (代表 ADN8810)

    6. I2C 性能? 我尚未对 I2C 性能进行任何测试、因为我认为这不会是问题。 顺便说一下、我使用的是 myRIO。

    格伦

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    您好 Glenn、

    感谢您提供这些细节、帮助我更清楚地了解您所做的工作。 而我们确实说您可以为输入滤波器使用10欧姆电阻器。  它们可能是错误来源。  因此、我们通常建议它们不大于10欧姆、如果不需要它们、我们建议将它们移除。  这些滤波电阻器上的更严格容差有助于实现。 我怀疑、如果您直接在 INA3221的 IN-引脚和 GND 引脚处进行探头、您将获得更接近器件读数的结果。 我建议直接在接地引脚处进行探测、因为您现在正在探测的位置可能不完全处于相同的电位。  我怀疑您的电流表也可能使用分流器来测量电流、因此您用于测量电压读数的负探针与 INA3221接地之间存在一些偏移。  

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    尊敬的 Patrick:

    按照您的建议、我设法减少了 CH-3中测量的误差:

    感谢您的参与!

    不过,我确实有疑虑。 根据我在上一篇文章中分享的图表、其电阻为10.4欧姆。 我的 IC 电流源芯片为其提供0.15A 电流。 电阻器必须经历的理论电压为(0.15A*10.4欧姆)= 1.56V。 由于我遵循了您建议的探测布局、我的万用表和 INA3221分别测量了1.613V 和1.608V。 它们彼此接近(这很好)、但它们仍与理论电压值(1.56V)有点远。 我们如何解决这一问题、或者这种内在的不一致性是不可避免的?

    谢谢!

    格伦

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    您好 Glenn、

    当您测量电阻时、您是否使用了四线测量技术? 如果您以前没有这样做、您可能需要查阅您的 DMM 用户指南、以确保正确连接 DMM 并选择正确的仪表设置。  我提到 DMM 设置、因为这是我以前忽略过的设置。

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    尊敬的 Patrick:

    我不知道为什么您提到了4线测量技术。 我的问题只是将 INA3221测得的电压值与理论电压值进行比较。

    对于由 INA3221测量的电压值、我已经成功地完成了、正如我们先前在本主题中的对话中看到的那样。 对于理论电压值,只需使用“V = I*R”等式即可。

    同样、2个电压值之间仍然存在差异。 您能不能对此有所说明?

    谢谢!

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    您好 Glenn、

    我理解您的最后一个问题是:理论测量值与万用表或 INA3221之间为什么存在差异。  因此、我提到了4线测量技术、因为我认为这可能会为您提供更精确的电阻值、以便在理论公式中使用。  我假设、一旦您获得更精确的电阻测量值、理论值与测量值之间的间隙将会变小。