本文介紹了一種計(jì)算檢流放大器直流誤差的系統(tǒng)方法，對(duì)每個(gè)誤差源展開討論，介紹了一種估算總誤差的方法。最后，文章還介紹了計(jì)算軟件的使用方法，幫助設(shè)計(jì)人員快速獲取所選檢流放大器的總誤差。

　　類似的文章于2013年2月6日，發(fā)表在德國(guó)Elektronikpraxis雜志上。

　　概述

　　集成檢流放大器經(jīng)常用來測(cè)量電路中的電流，通過放大串聯(lián)在電流通路的采樣電阻壓降實(shí)現(xiàn)重要的系統(tǒng)功能，例如過流保護(hù)、設(shè)備監(jiān)測(cè)、可編程電流源、線性電源和開關(guān)電源、電池充電器和電量檢測(cè)等。由于所要求的電流檢測(cè)規(guī)格、實(shí)施方案與應(yīng)用本身一樣多樣化，分析電流檢測(cè)放大器（CSA）的誤差預(yù)算是每次設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基本工作。毋庸置疑，當(dāng)為一個(gè)應(yīng)用選擇合適的器件時(shí)，對(duì)電流檢測(cè)放大器的誤差規(guī)格和它們間的相互影響的透徹理解非常重要，有助于降低重復(fù)設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　本文討論了電流檢測(cè)放大器的誤差源，介紹了一種估計(jì)總誤差預(yù)算的方法，以及如何使用Maxim設(shè)計(jì)的計(jì)算軟件。軟件采用簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)圖形用戶界面，計(jì)算所選 Maxim CSA的總體直流誤差。并通過一個(gè)應(yīng)用案例幫助讀者熟悉計(jì)算軟件的基本操作。設(shè)計(jì)提示和消息標(biāo)志也會(huì)提醒您操作過程中不符合檢流規(guī)格的任何狀況。

　　檢流放大器的誤差源

　　電流檢測(cè)放大器中有幾種普遍存在的直流誤差源，下面對(duì)每種誤差源進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

　　輸入失調(diào)電壓

　　類似于運(yùn)算放大器，電流檢測(cè)放大器的輸入偏置電壓（VOS）定義為將輸出電壓驅(qū)動(dòng)到零時(shí)，作用在檢流放大器兩個(gè)輸入端的電壓。通常不直接測(cè)量失調(diào)誤差，因?yàn)閱坞娫垂╇姇r(shí)，CSA輸出電壓不會(huì)達(dá)到輸出電壓下限（VOL）以下。因此，VOS被更準(zhǔn)確地當(dāng)作輸出電壓VOUT與采樣電壓VSENSE間傳輸特性曲線的線性部分反向延長(zhǎng)線與VSENSE軸的交點(diǎn)，圖1所示。

　　圖1. 輸出電壓與采樣電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定失調(diào)電壓。

　　如果VOUT1是VSENSE = VSENSE1時(shí)測(cè)得的輸出電壓，VOUT2是VSENSE = VSENSE2時(shí)測(cè)得的輸出電壓，那么VOS可由下面的公式計(jì)算：

　　（式1）

　　CSA輸入失調(diào)電壓產(chǎn)生的輸出失調(diào)誤差如下：

　　ERRORVOS = G × VOS（式2）

　　這里G為所要求的放大器增益。

　　減小失調(diào)電壓誤差的方法是選擇一個(gè)阻值較大的檢流電阻，大阻值產(chǎn)生較高的采樣電壓，相應(yīng)減小誤差預(yù)算中的失調(diào)誤差成份。需要注意的是，選擇外部RSENSE時(shí)需要在可接受的壓降、電阻功耗和CSA失調(diào)誤差之間進(jìn)行平衡。對(duì)于精密的電流檢測(cè)應(yīng)用，不會(huì)采用大阻值檢流電阻，應(yīng)選擇高精度CSA。

　　增益誤差

　　增益誤差定義為CSA的實(shí)際差分增益與理想差分增益的偏差比，理想增益由內(nèi)部固定增益或外部電阻比設(shè)定。增益誤差可由下式確定：

　　（式3）

　　實(shí)際增益可由圖1獲得：

　　（式4）

　　增益誤差測(cè)量的是傳遞函數(shù)的實(shí)際斜率與理想斜率間的誤差百分比。

　　增益誤差引起的輸出誤差由下式確定：

　　（式5）

　　增益非線性

　　一個(gè)具有理想線性特性的CSA，其傳輸函數(shù)保持恒定斜率。相對(duì)于失調(diào)誤差和增益誤差，如果輸出擺幅在線性區(qū)（該區(qū)域由CSA數(shù)據(jù)手冊(cè)的輸出電壓上限、下限范圍指定），可以忽略增益的非線性。由此，可以在總體誤差中忽略增益非線性引起的誤差。

　　共模抑制比

　　共模抑制比（CMRR）測(cè)量CSA對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的同等變化信號(hào)的抑制能力。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的CMRR通常以輸入為參考，CMRR由下式定義：

　　（式6）

　　共模輸入電壓變化引起的最大輸出誤差可由下式得出：

　　ERRORCMRR = G × Maximum ［Abs Value （Min VCM - Data Sheet VCM）， Abs Value （Max VCM - Data Sheet VCM）］ × 10-CMRR/20（式7）

　　其中：

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)VCM = 數(shù)據(jù)手冊(cè)中確定CSA的增益誤差和失調(diào)誤差時(shí)的共模電壓。

　　最小VCM = 施加在用戶電路中的最小共模電壓

　　最大VCM = 施加在用戶電路中的最大共模電壓

　　電源抑制比

　　電源電壓抑制比（PSRR）用于衡量CSA抑制電源（VCC）各種變化的能力。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的PSRR通常以輸入為參考，其結(jié)果與所施加的差分信號(hào)相比較。由電源電壓變化引起的最大輸出誤差由下式確定：

　　ERRORPSRR = G × Maximum ［Abs Value （Min VDD - Data Sheet VDD）， Abs Value （Max VDD - Data Sheet VDD）］ × 10-PSRR/20（式8）

　　其中：

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)VDD = 數(shù)據(jù)手冊(cè)中確定CSA增益誤差和失調(diào)誤差特性時(shí)的電源電壓。

　　最小VDD = 作用在用戶電路中的最小電源電壓

　　最大VDD = 作用在用戶電路中的最大電源電壓