- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
高端电流检测放大器性能分析
录入：edatop.com 点击：
在讨论器件功能时，检流放大器可以看作一个输入级浮空的仪表/差分放大器。这意味着即使器件采用VCC=3.3V或5V单电源供电，在输入共模电压远高于电源电压的条件下，器件仍然能够正常放大差分输入信号。检流放大器的共模电压可以很高，例如可以高达28V(MAX4372和MAX4173)或76V(MAX4080和MAX4081)。
检流放大器的这一特性使其非常适合高端电流检测应用，这类应用往往需要对高压侧检流电阻两端的微小电压进行放大，并馈入到低压ADC或低压模拟控制环路进行处理。这种情况下，通常需要在信号源端(例如检流电阻两端)对电流检测信号进行滤波。可以采用差分滤波器(图1)滤除负载电流和检流电压的“毛刺”，也可以采用共模滤波器(图2)以增强在出现共模电压尖峰或瞬时过压时的ESD保护能力。合理选择元件构建滤波器，如果元件选择不当，则会引入一些无法预知的失调电压和增益误差，降低电路性能。
滤波器的选择
MAX4173检流放大器如图3所示，该器件的检流电阻可直接连接到芯片的RS+和RS-端。器件内部的运算放大器将检流电阻两端的差分电压恢复成RG1两端的差分电压，即ILOAD×RSENSE=VSENSE=IRG1×RG1。然后，内部电流镜对电流IRG1进行电平转换和放大，产生输出电流IRGD。MAX4173的内部电路中RGD=12kΩ，而RG1=6kΩ。
因此，
由于RGD和RG1为片上电阻，实际阻值会因不同的半导体工艺而产生多达±30%的差异。但是，因为最终增益精度取决于RGD和RG1的比例，所以可以很好地控制增益，并在生产过程中灵活调整。
构建差分/共模滤波器(如图1和图2所示)时，需要在检流电阻的RSENSE+和RSENSE-端与器件的RS+和RS-引脚之间接入串联电阻，此时相当于改变了芯片的RG1和RG2。由上面的等式可知，改变后的RG1将引入增益误差。同时，由于RG1的绝对误差最大可达±30%，因此增益误差最大将达到±30%，由于这种误差的引入是随机的，所以无法控制或估算误差。由此可见，控制增益误差的唯一办法是保证输入串联电阻RSENSE+远远小于RG1。
图1：采用差分滤波器消除负载电流的“毛刺”。
图2：采用共模滤波器改善电压尖峰或出现共模过压时的ESD保护能力。
图3：MAX4173的内部功能框图。
另外，由于输入偏置电流的存在，电阻RG1和RG2之间的不匹配将会引入输入失调电压。根据MAX4173和MAX4372的数据资料，偏置IRS-等于两倍的IRS+，因此与RG1串联的电阻RSERIES+应等于与RG2串联的电阻RSERIES-的两倍，以消除输入失调电压。
