[参考译文] PGA117：电流感测测量的精度

您好、Brendan、

我注意到有关该电路的一些情况。 让我们从您的输入级开始...

您似乎正在尝试使用 OPA325测量0V 输入。 由于标签的原因、我看不到负电源、但您的正电源(引脚5)连接到-7.5V。 我假设您只是简单地混合了电源引脚、但即使在负电源端子上使用-7.5V 电源、OPA325也具有最大5.5V 的电源、这意味着正电源必须最多为-2V。 这使得0V 测量远远超出器件的共模输入范围。

您有哪些电源？ 您是否计划为电路板上的每个 OPA325使用单独的电源？

一种选择是在 +/- 2.75V 时为两个 OPA325使用相同的双极电源、但这会使3V 高侧满量程输出超出共模范围。

另一种选择是将您现有的单个3.3V 电源与 LM7705一起使用、LM7705可提供-232mV 偏置 电压作为负电源。 LM7705 在 双极电源不可用时非常方便地允许测量接近接地电平电压、尽管它确实会在91kHz 下产生一些开关噪声。 您所需的测量带宽是多少？

PGA117是一款具有多路复用器的单端输入器件、可通过开关在不同时间测量不同的输入电压。  您是否计划 测量分流电阻器的高侧、然后切换多路复用器以测量低侧、然后使用后处理来实现电压差分？ 相反、让我建议在 PGA 之前增加一个差分转单端 OPA325级。 请参见下面的。

我已附加此 TINA 仿真以供您参考。 根据您的带宽要求、您可以在 U3级添加滤波电容器以降低噪声。

是 的、在高电流电平下、您需要调整增益设置以适应 PGA117的输出摆幅限制、请参阅下文。 这就是 PGA 的优势！

对于低电流电平、请记住、到电源轨的最小输出摆幅为50mV。  0.5mA 的低电流范围可为 PGA 提供250μV μ A 的理想输入电压、200V/V 的最高增益设置可实现50mV 的输出、该输出恰好位于饱和点。  请记住、还有来自 PGA 和 OPA 器件的失调电压以及将 与 理想输入电压相结合的其他非理想因素。 您可能需要增加分流电阻器、以使用更少的 error.e2e.ti.com/.../Current_5F00_Shunt_5F00_OPA325_5F00_PGA117.TSC 适应更低的电流范围

此致、

扎赫

你好、Zach、  

是的、我将运算放大器的底部连接到-7.5V。 这可以更改、因为它是错误的。  

我有几个可用电源、我有来自两个开关模式电源的接地、12V 和-7.5V 电源进入电路板。 7.5V 可与-3.3V 进行交换。  我将12V 电压馈送到线性稳压器、该稳压器将3.3V 电压输出到电路板的数字侧和模拟侧。 模拟稳压器为运算放大器的正电源轨(opa117s)供电。 它们都由这个电压稳压器供电、在每个组件之前都有旁路电容器。  因此，我不打算将电路板上的每个 OPA117电源分离开来... 这是否正常？ 我假设只要稳压器能够提供运算放大器所需的电流量、就可以。  

我喜欢小负电源电压的想法。 唯一的缺点是我的 ADC 在输入引脚上的绝对最大额定值为-0.3V。 建议的最小值为-0.1V。 因此、我必须小心、不要将任何小于该值的值输入到引脚上。 由于它将测量的值永远不会小于0V、只要它没有一些负增益、我认为这是可以的。 请告诉我是否有办法使用硬件来保护这个负电压条件。  

我所需的带宽、不确定、但它相当低。 在该过采样率下、我的 ADC 可以获取的最大样本数为4800/秒。 我希望每秒采集100个样本  

您是否计划 测量分流电阻器的高侧、然后切换多路复用器以测量低侧、然后使用后处理来实现电压差分？ 是的。 我在该 ADC 上有8个通道、因此我可以同时执行这两个通道、如果其中一个通道性能优异、则会在稍后稳定。  

我正在辩论是否要有两个恒流电阻器组、这是在需要测量非常小的电流时选择的较高电阻组之一。 我可能会在测试后将其纳入当前或未来的设计中。  

感谢您的仿真。 我将使用 TINA 对其进行仿真、很可能很快会再次对此进行评论。 我还想将仪表放大器与 OPAx325系列运算放大器结合使用。  https://en.wikipedia.org/wiki/Instrumentation_amplifier。它看起来与您的电路非常相似。  

非常感谢您的帮助和见解。  

最棒的

Brendan   

你好、Zach、

感谢您的链接。 在这种情况下、该链路上有大量有关测量电流的良好信息和设计。 不过、我还有一个关于原始屏幕截图的问题。 我使用 opa325将输入信号缓冲到 PGA117中。 我认为这是不必要的、我认为电压接地和分流电阻器的顶部可以直接进入此 PGA 而无需滤波。 你同意吗？  

感谢您的帮助、当我听到您关于不需要 OPA 325的反馈时、我会将聊天标记为已解决我的问题。  

最棒的

Brendan  

如果您认为这些是合适的选择、请告诉我。  

为了澄清这一点、我删除了 OPA 325和 PGA 117、只需使用这两个运算放大器即可。 最有可能加在一起、因为 INA 190没有1的增益、但 INA 851有。 INA190是电流感应运算放大器、INA 851是具有输出钳位功能的仪表放大器。  

你好、Zach、  

我刚刚完成了原理图、希望这些原理图能提供一些清晰的说明。 我现在输入 INA190。 其中有三个。 它们具有200、50和25V/V 增益、可测量不同的电流电平。 它们都在同一个感应电阻器组上进行感应。  对于较大的电流、我计划使用增益为1或 INA851的类似配置。 我使用的 ADC 是一个具有8个通道的 Σ-Δ ADC。 它们可以是4个差分或8个单端。 上面的接地将与原理图中的 INA190相同。

我之所以选择 INA、是因为它们是高精度电流感应运算放大器。 如果有一个具有1V/V 增益的类似电流感应运算放大器、那么我可以将其用于高电流。 我希望这种多增益配置能够在1mA 至6A 的整个频谱范围内提供出色的分辨率。  

今晚我没有时间进行仿真、因为我以前从未使用过 TINA。 请告诉我您的想法。  

谢谢、

Brendan  

1V/V 电流感应运算放大器都需要 I2C 总线、由于我的设计中的其他原因、我宁愿避免这种情况。  

可以了。