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利用直流误差计算器简化检流放大器的优化
发布时间:2016-05-15 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
ERRORPSRR = G × Maximum [Abs Value (Min VDD - Data Sheet VDD), Abs Value (Max VDD - Data She绕行电感器et VDD)] × 10-PSRR/20 (Eq.8)
其中：
Data sheet VDD =数据手册中确定CSA增益误差和失调误差特性时的电源电压。
Min VDD = 作用在用户电路中的最小电源电压
Max VDD =作用在用户电路中的最大电源电压
检流电阻误差
由于大多数CSA采用的是外部检流电阻，当计算总误差时应该考虑检流电阻的误差。采用精密电阻可以减小这项误差。另外，对大电流应用，为了达到较好的测量精度，建议采用4线开尔文连接电阻。
检流电阻误差引起的输出误差：
插件电感
(Eq.9)
输出电阻误差
电流输出型CSA，如M电感厂家AX9934，通常采用一个负载电阻将输出电流转换成电压。电流输出有着明显优势：多个CSA可复用同一负载电阻;另外，如果把输出电阻端接到ADC的地，电流输出架构可以使CSA对地线干扰具有较强的抑制能力。但在计算整体误差时必需考虑输出电阻误差，输出电阻引入的误差如下：
(Eq.10)
这里GM =跨导增益。
估算系统误差
设计者常常倾向于计算最差工作条件下CSA的总误差，这种情况下，总误差由所有单项误差叠加得到。尽管这种方法确保误差在任何条件下不会超过限制，但更多情况下，它会产生一个过于保守、不准确的估算。最差条件下的计算方法是假设所有单项误差源是相干的，且具有相同极性。
另一种方法是平方根和(RSS)分析，其中总误差是单个误差平方和的平方根。RSS是当增加两个随机分布(常态分布或高斯分布)测量时，所得标准方差等同于初始分布标准方差平方和的平方根。对于CSA，每项误差源不相干，RSS法比最差工作条件分析法更实用。如果确保采用了每项误差源，RSS分析将可获得最合理的结果。
关于RSS，一个有趣的因素是：即使它会导致总误差比单项误差大，但主要误差项经常会远远超出所有其它项。
用RSS法对电压输出型CSA的总误差进行计算，可以得出：
(Eq.11)
用RSS法对电流输出型CSA的总误差进行计算，可以得出：
(Eq.12)
这些计算中所有的误差源必须参考同一节点，可以是输入也可以是输出。这一点非常重要，因为CSA的增益通常大于单位增益，而输出误差的绝对值大于输插件电感入误差。
电流检测误差计算器
Maxim设计了一个新的计算器，协助设计者估算所选CSA的总误差。该软件免费提供，只需用户输入几个使用规格，即可自动输入所选CSA数据手册的相关参数，并输出利用RSS算法得到的最大误差。计算器还能提示用户粗心大意造成的数据输入错误。例如，输入采样电压是否超过所推荐的满量程采样电压?电源电压是否超出范围?输出摆幅限制是否满足要求等等，均会给出用户提示。
检流误差估算计算器的使用
假设设计一个过流保护电路，要求CSA满足如下条件：
a.输入触发点 = 50A(单向)
b.检流电阻误差 = 0.5%
c.电源电压范围 = 4.5V - 5.5V
d.输入共模电压范围 =12V - 18V
e.总误差预算= < 2%，这意味着CSA增益误差 < 2%，失调误差VOS < 1mV，因为每项误差不能超过总误差。
第一步.参数搜索
基于上述要求，参数搜索到以下候选器件：MAX9922、MAX贴片电感器9918、MAX9929F、MAX4080、MAX4373、 和MAX4172。
第二步. 检流误差计算器输入
使用检流误差计算器，进一步缩小上述总误差估算列表的范围。从Maxim器件型号下拉框(Maxim CSA Device Number)中选一个CSA，并进入实际参数(图2)。
图2. 用户进入的输入字段。
第三步.验证数据手册规格
计算器自动填入所选CSA数据手册，给出最大偏置误差、最大增益误差、共模抑制和电源抑制比参数。这些参数默认为T = 25°C时的数值，如图3所示MAX9922 CSA。
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