[参考译文] INA225：测量电流时截断输出

尊敬的 William：

根据您在帖子中看到的内容、我有一些反馈。

1. 您的输入电路中没有与 GND 的连接。 在输入悬空的情况下、该器件没有输入信号的基准、并且不会产生可预测的输出。
2. 您有一个双向输入(正负)、但您的 REF 引脚连接到 GND。 在这种情况下、您只会看到具有正输入的有意义的输出、因为负输入将使放大器输出饱和至接近0V。 如果您希望测量双向输入、则应将非零电压连接到 REF、例如 VS/2。 当没有输入信号时、这将使输出集中在 VS/2。
3. PWL 输入信号的定义有一些问题。 例如、您将点定义为(3m、3)、然后(3m、0)。 点之间需要有一些非零时间差、以便 SPICE 能够解释瞬态行为。

我随附了 TINA 原理图、以供您用作起点。 我发现的问题已经得到纠正、当 I_LOAD =-3A 至+3A 时、电路提供的 Vout = 0.5V 至4.5V。

e2e.ti.com/.../INA225-Test-Circuit_5F00_iw.TSC

此致、

Ian Williams

尊敬的 William：

我理解为什么您认为此配置中负输入的输出为0V。 但是、这里发生的 INA 有一个限制、您可能没有考虑到这个限制-最小输入共模电压(VCM)。  

在您的测试中、VCM 的摆幅为+3V 至-3V。 INA225的绝对最大 VCM 为-0.3V、这意味着任何大于此值的负电压都将损坏器件。 该模型旨在通过将输出更改为意外值来警告您 VCM。

在下面的直流传输测试中、您可以看到、当 VCM 低于-0.3V 且超出绝对最大值时、VOUT 跳至2.49V。  

这个+/-3V 是您在系统中期望的真正输入条件吗？ 我们更常见的情况是、VCM 设置为固定的系统总线电压、如+5V 或+12V、而电流根据系统负载变化。

e2e.ti.com/.../Re_5F00_CBoard_5F00_iw.TSC

此致、

Ian Williams

尊敬的 William：

在某种程度上不将输入电路连接到 GND 不是有效的应用条件。 如果没有提供到 GND 的直流路径、那么最多情况下、施加到输入端的电压会因缺少基准而导致无法预测的行为。 最坏的情况是、如果它们浮动到非常高或非常低的值、它们将损坏器件。

此 SPICE 仿真中的输出截断是由于 INA225的输出摆幅至 GND 限制所致。 由于 INA225输出晶体管的饱和电压、该器件无法输出真正的0V。 相反、根据增益设置和输入电压、存在一些最小 Vout。 对于增益为200的 INA225、该值为 GND + 60mV、如下所示。

由于您在输入端未提供接地的直流路径、SPICE 仿真的作用是通过其称为 Gmin 步进的解算器机制之一提供其自身的接地高阻抗路径。 这并不意味着实际电路的运行方式相同。 我已经在您的电路配置中测量了 Vsense、以查看输入和理论输出与 INA225输出限制之间的关系。

如右图所示、施加的输入电压(Vsense)转换为-16.6nV 和-2.68mV。 根据200V/V 的增益和 Vref = 0V、这将导致理论输出为-3.32uV 和-536mV。 但是、INA225无法使用+5V 电源输出负电压、因此我们看到 Vout = 13.3mV 且 Vout = 207uV。

同样、这是由 INA225的输出摆幅限制引起的。 在输入接近0V 的情况下、该模型表示器件可输出的最低电压为13.3mV。 在负输入较大的情况下、输出晶体管更难进入饱和状态、因此 Vout 被驱动至接近0V。 这使您可以了解实际器件在低输入和负输入下会执行什么操作、但请记住、根据规格、0V 和60mV 之间的任何操作都是可行的。

e2e.ti.com/.../Re_5F00_CBoard_5F00_floating_5F00_iw.TSC

此致、

Ian Williams

尊敬的 William：

您的输入电路没有有效的 GND 连接、因此无法保证结果有意义。 有时 SPICE 会在尝试求解其线性方程系统时执行一些奇怪的操作。

如果您为输入电路接地、则每个周期都是相同的。 在下面的示例中、我将 Vin 从0V 设置为3V、以防止超出输入 VCM。

e2e.ti.com/.../CBoard_5F00_GND_5F00_iw.TSC

此致、

Ian Williams