工程師設計分析：影響電流檢測精確度的幾種規

CMRR可影響電流檢測解決方案的精確度。它是器件共模信號抑制能力的度量標準。這很重要，因為共模信號會(huì )以差動(dòng)信號的形式出現在器件中，從而降低解決方案的精確度。

CMRR通常在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中以線(xiàn)性刻度(μV/V)或者對數刻度(dB)單位表明。如果單位是dB，則極端值為最小值。如果單位為μV/V，則極端值為最大值。

要想計算器件CMRR規范產(chǎn)生的誤差，我們需要：產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)列出的極端CMRR規范、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規范表的共模電壓測試條件（Vcm-pds）以及系統的共模電壓（Vcm-sys）。

例如，假設系統共模電壓為50V (Vcm-sys)，并且分流器電壓標稱(chēng)為 5mV。我們使用INA170計算誤差，其極端CMRR規范為100dB (min)，Vcm-pds=12V。

由于規范單位為dB，我們需要將其轉換為線(xiàn)性刻度，如方程式4所示。

eq4

現在，我們來(lái)計算誤差，如方程式5所示。

eq5

想要降低CMRR帶來(lái)的誤差貢獻值，我們有兩種方法：增加分流器電壓，或者選擇一個(gè)擁有更好CMRR性能的器件。改變Vcm-sys通常并非為一種可行的方法，因為具體應用決定了它的大小。

這樣處理CMRR的目的是，讓讀者能夠迅速和有效地理解其如何影響測量的精確度[1, 3, 4]。

電源抑制比

PSRR是電源電壓變化引起Vos變化程度的一種測量方法。PSRR所產(chǎn)生誤差的計算方法與CMRR類(lèi)似。

要想計算器件PSRR規范所產(chǎn)生的誤差，我們需要：產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的極端PSRR規范、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規范表的電源電壓測試條件(Vs-pds)以及在系統中為器件供電的電源電壓(Vs-sys)。

例如，INA170的極端PSRR規范為10μV/V（最大），且Vs-pds=5V。如果器件實(shí)際電源電壓為30V (Vs-sys)，則PSRR所產(chǎn)生的誤差可以利用方程式6計算得到。就前面的幾個(gè)例子而言，我們假設分流器電壓為5mV。

eq6

要想降低PSRR帶來(lái)的誤差貢獻值，我們有兩種方法可以使用：增加分流器電壓，或者選擇一個(gè)PSRR性能更高的器件。改變Vcm-sys通常并非為一種可行的方法，因為具體應用決定了它的大小。

本例中，PSRR單位已經(jīng)指定為μV/V。如果該值單位指定為dB，則在使用方程式6以前必須將其轉換為線(xiàn)性刻度。

其他誤差

一些規范，例如：增益誤差和分流電阻器容差等，通常會(huì )以百分比的形式出現。這使得精確度計算更加簡(jiǎn)單。

表1還列出了Vos漂移和變化。輸入補償電壓漂移可測量溫度變化帶來(lái)的Vos變化。這種規范一般為：

但是，輸入補償電壓變化則并不那么簡(jiǎn)單。輸入補償電壓變化測量的是時(shí)間變化帶來(lái)的Vos 變化情況。我們通?？梢栽诋a(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中看到這種規范，并且其僅為估計值。準確估計這種變化的一種方法是，知道10年內器件Vos的變化，不會(huì )大于器件的最大Vos規范。這種變化是器件初始Vos規范之外的變化。

綜合計算

如前所述，綜合誤差的各個(gè)方面，便可知道系統的總體精度。只需將每一項相加，便得到極端誤差，而以RSS方式將它們結合起來(lái)就得到一個(gè)更加準確的結果。

就本文所列舉的Vos、CMRR和PSRR例子而言，極端精確度為67.4%，如方程式7所示。

eq7

使用RSS方式綜合各個(gè)誤差，得到更準確的精確度為78.03%，如方程式8所示。

eq8

總結

本文介紹了電流檢測精確度概念，它與Vos、CMRR和PSRR等規范有關(guān)。文中所舉例子，說(shuō)明了在某個(gè)具體應用中如何計算這些規范所產(chǎn)生的誤差。另外，我們還簡(jiǎn)單介紹了如增益誤差、分流器容差和Vos漂移與變化等其他誤差。