您好、TI！
我需要低侧电流感应设计,电流范围为-10A 到+10A ,具有差动输出。 电流检测电路应能够测量高达5mA 的分辨率。 为此、我选择 INA253A2作为基准电压为2.5V 的电流检测放大器、INA253A2的输出和基准电压馈送到 INA851仪表放大器以实现全差分输出。
您能否就这一选择提供一些指导？ 是否建议使用 INA253和 INA851？
我已经在 TINA TI 中模拟了此设计、但未从 INA851获得全差分输出。 附加的图像供您参考。 请帮助测量解决此错误。
谢谢。此致、
文卡特。
尊敬的 Venkat：
应用中所需的 INA851差分输出共模电压电平是多少？ 您是在驱动 ADC 还是由 INA851驱动哪个电路？
在上述电路中、VOCM = 0V、而 VCLAMP-= GND、因此 VOCM 超出有效范围。 请将 VOCM 设置为远高于 GND 且处于 VCLAMP+/-范围内的电压。 请参阅以下示例、VCLAMP=+6V、而 VCLAMP+=12V 且 VCLAMP-=0V：
VOCM 引脚用于设置全差分输出共模电压、该电压需要设置在钳位电源电压范围内、理想情况下接近中钳位电压范围、但 VOCM 范围内有一定的灵活性。 INA851器件集成了一个用于驱动全差分电路的全差分放大器输出级、其 OUT-和 OUT+电压均可摆动、以 VOCM 输出共模电压为中心。 VOCM 引脚控制输出共模电压。 例如、如果 VOUT VOUT 设为+2.5V、VOCM-和 VOCM+都会产生一个 以+2.5V 为中心的全差分信号：
我们还提供 Excel 计算器来验证/检查器件是否处于输入/输出线性范围内。
关于 INA851输入电压范围计算器(Excel)工具：
您可以通过以下链接下载 Excel 工具、并验证放大器是否处于范围内：
随附的是包含说明的 pdf 文档：
INA851输入和输出范围设计计算器 Instructions.pdf
另外、向我解释说 INA851 TINA-TI/PSPICE 模型是初步的、对钳位功能进行仿真时可能存在限制。 SPICE 模型在等待修订。 不过、请告诉我您的 VOCM 电压要求、我们可以为您检查电路。
谢谢。此致、
路易斯
尊敬的 Venkata：
需要根据 ADC 的输入共模要求设置 INA851输出 VOCM 电压。
很明显、您支持的 ADC 需要+/-10V 的差动输入。 实际输入是多少 ADC 的共模电压要求 ？
例如，您的 ADC 由 ±12V 双极电源供电，全差分信号(+/-10V) 在 GND = 0V 或0V 共模电压周围摆动。在这种情况下，VOCM 需要设置为0V。
再 举一例、如果您的 ADC 使用单极电源+12V 和 GND 供电、假设 ADC 需要 摆幅约为+6V 的全差分信号(+/-10V)。 在这个情况下、需要将 VOCM 设定为+6V。
我可以得到纯差分输出,例如:在你的电路 VM2是500mV,我可以得到 VoutP-+250mV 和 VoutN--250mV 吗? (这应该适用于 VM2的任何值)。 因为我必须将通过电缆交叉连接的这些信号馈送到远程 ADC。 为了最大限度地减少噪声干扰、我选择了全差分放大器。
即使您的电路也不会提供实际的差分信号。 如果我的理解有误、请解释一下。
[/报价]INA851具有全差分放大器输出级、因此 INA851电路完全差分。
与任何全差分放大器输出信号一样、输出以 VOCM 共模电压电平为中心。 输出电压也受 VCLAMP+/-电压的限制。 INA851输出电压当然也是馈入器件的输入电压和 VOCM 电压的函数。
如果需要 VOUTP+=+250mV 和 VOUTN=-250mV 的绝对值、则必须将 VOCM 设置为 GND 或0V、并且 VCLAMP-需要设置为低于最大负输出摆幅电压的负电压、以便为 INA851数据表中指定的信号留出足够的余量。 请参阅以下示例：
下面是瞬态响应。
此致、
路易斯
尊敬的 Venkat：
在 TINA-TI 上的顶部菜单上、点击"Analysis"、 "Options"后打开"Analysis Options"选项卡、在"Numeric precision"字段中选择"6"以获得六位精度：
如果您有任何需要、请告诉我、
谢谢、此致、
路易斯
您好、Luis：
我已经使用 TINA TI 针对-10A 至+10A 的满量程电压对电路进行了仿真、其中 VOCM =+2.5V。 但仿真结果本身显示了误差。 附加了包含不同值的仿真结果的文档以供参考。
您能否评论一下、为什么在模拟阶段 INA851的输出端出现这些错误？在实际情况下、此错误可能更多。
您能否指导我降低这些误差值？
此致、
e2e.ti.com/.../current_5F00_sense_5F00_SIM_5F00_3.pdf
文卡特。
尊敬的 Venkata：
我需要问您几个问题：
1) 1) pdf 文档显示了一条注释 ："系统增益误差：±0.05%"：这是应用中允许的最大增益误差还是典型增益误差？ 此应用中的最大增益误差目标是多少？ 请记住、 在大多数电流分流测量应用中、分流电阻器容差决定了测量中的增益误差。 INA253可提供高精度、最大分流电阻器容差为±0.1%。 INA253A2的预期增益误差典型值为±0.05、最大值为±0.4%。
只是 INA253A2预期的0.05%典型增益误差会导致该电路中的误差超过10mV、这也是结果的原因。 因此、看到电路中的总输出系统误差超过10mV 就不足为奇了。
2) 2)在实际应用电路中、您打算使用的 RG 电阻器的容差和漂移是多少？ INA851的增益误差最大值为±0.2%、主要原因是 RG 外部电阻器与 INA 的内部电阻器之间的失配。 该规格假定 使用高精度、低漂移 RG 电阻器、能够提供优于0.1%的容差。
3) 3) 如何在显示仿真结果的 pdf 文档中计算系统的增益误差？ 在计算增益误差之前是否对系统失调电压误差进行减法？ 还是显示系统中所有失调电压和增益误差的绝对总误差组合？
-在应用中 INA253A2的输入共模电压是多少? 仿真显示在 INA253A2输入端有一个浮动电流源、此时共模电压的定义不正确。 您能否分享该仿真以及让我知道输入共模电压？
TINA 仿真只提供典型误差结果、而不提供最大值。
谢谢。此致、
路易斯
尊敬的 Venkata：
1) 1)通常情况下、使用具有0.1%容差和20ppm/C 漂移的 INA851可提供非常好的性能。
使用平方和根、我们可以添加不相关的误差来获得误差估计值。 例如、INA851数据表指定了最大误差0.2%(G>10)。 假设室温下容差为0.1%的电阻器、则 INA851最坏情况增益误差的近似估算值为：
GE = sqrt ((0.1%)^2+(0.2%)~±2)=^0.22% (室温下的最大增益误差估算值、基于最大增益误差规格、假设电阻容差为0.1%)
INA851的典型增益误差较低。 INA851数据表的图7-13 显示了 INA851的典型增益误差直方图、标准偏差为~0.0136%、平均值为~ 0.0048%、因此 INA851的典型增益误差约为0.0154%。 因此、在大多数情况下、INA851增益误差取决于电阻器容差。 如果假设电阻分布的标准偏差误差约为~0.033%、则使用平方和根计算时、典型的 INA851增益误差约为~±0.04%：
GE = sqrt ((0.0154%)^2+(0.033%)~±2)=^0.04% (室温下典型 INA851增益误差的估算值)
2) 2) INA253数据表规定的系统增益误差典型值为±0.05%、最大值为±0.4%。
可以使用 RSS 来结合 INA253和 INA851增益误差、以获取电路增益误差的估算值：
GE (INA253+INA851)= sqrt ((0.4%)^2+(0.22%)~±2)=^0.46% (室温下的增益误差估计值、基于最大规格)
GE (INA253+INA851)= sqrt ((0.05%)^2+(0.04%)~±2)=^0.06% (室温下的增益误差估算、基于典型值)
我在上面的估计中使用了平方和根；尽管其他更保守的估计直接将所有误差相加。 不过、我发现使用平方和根方法可以更真实地估算误差。 这是因为上述所有器件同时出现接近最大误差的综合概率非常小。
上面的快速示例 提供了室温下的增益误差估算、而未将增益误差温漂以及系统中的失调电压误差和共模电压误差考虑在内。 下面的教程讨论了如何将分流放大器、运算放大器和 ADC 的误差相结合、从而计算电路的总未校准误差。 它对误差分析背后的统计数据进行了有益的讨论：
3) 3)在仿真电路上、您可以定义具有直流电压源的共模电压、并使用电流源设置通过分流电阻器的电流：
谢谢。此致、
路易斯
尊敬的 Venkata：
VOCM 有一个~Ω 250kΩ 输入阻抗或者500kΩ-500kΩ 分压器。 因此、进入 VOCM 的输入电流将随着施加到分压器中的输入电压而变化。
VIN=0且无负载时的电源静态电流在25°C 时的最大值为7mA、在-40°C 至+125°C 的温度范围内的最大值为9mA。 作为任何其他 仪表放大器、电源电流将随着您加载电路的输出和/或在频率上施加不同振幅信号而增加。
谢谢。此致、
路易斯
您好、Luis：
是否有任何可用的方程式用于 精确的电流消耗 设计中必须使用16个 INA851、因此在特定的 VS+、VS-和 VOCM 电压中必须使用16个 INA851、要对每个电压轨进行功率预算。
我的输入将是：
输入电压：-/+ 5V
VOCM：+2.5V
Vs+和 Vs-：分别为+12V 和-12V。
VCLAMP+和 VCLAMP-：钳位被禁用(短接至 VS+和 Vs-)
OUT+和 OUT-：+/-10V
输出将驱动一个处于远程状态的 ADC。
我的问题是：
1)您能否指导我根据上述输入计算每个电压轨上 INA851的电流消耗(因为数据表中没有提到此信息):
a) IOCM (VOCM 电源轨上的电流消耗、因为我必须选择基准电压发生器 IC
目前、我已经选择了一个 REF3425来获取一个 INA253A2和一个 INA851
b) IS+和 IS- (Vs+和 Vs-电源轨上的电流消耗单独、因为这两个电源都由不同的电源供电)
2)就上述输入的电流而言, INA851的驱动能力是多少? 因为仅对12V 以上的电压提供了图形观察结果。
仅供参考： 输出将驱动处于远程状态的 ADC。
谢谢。此致、
文卡特。
