基于运放的电流检测电路
mouser 2021-09-26

在此介绍的基于运放的电流检测电路并不新鲜,它的应用已有些时日,但很少有关于电路本身的讨论。在相关应用中它被非正式地命名为“电流驱动”电路,所以我们现在也这样说。让我们首先探究其基本概念,它是一个运算放大器和MOSFET电流源(注意,如果您不介意基极电流会导致1%左右的误差,也可以使用双极晶体管)。图1A显示了一个基本的运算放大器电流源电路。把它垂直翻转,这样我们可在图1B中做高边电流检测,在图1C中重新绘制,来描绘我们将如何使用分流电压作为输入电压,图1D是最终的电路。

“”

【图1、此图描述了从基本运算放大器电流源转换为具有电流输出的高边电流检测放大器】

基本电路

图2显示了电路电源电压低于运算放大器的额定电源电压。在电压-电流转换中添加一个负载电阻,记住您现在有一个高阻抗输出,如果您想要最简单的方案,这样可能就行了。

根据图2的实施高边电流检测的基本完整电路,需要考虑的细节有:

运放必须是轨对轨输入,或有一个包括正供电轨的共模电压范围。零漂移运算放大器可实现最小偏移量。但请记住,即使使用零漂移轨对轨运放,在较高的共模范围内运行通常不利于实现最低偏移。

MOSFET漏极处的输出节点由于正电压的摆动而受到限制,其幅度小于分流电源轨或小于共模电压。增加增益缓冲器可以降低该节点处电压摆幅的要求。

该电路在死区短路时不具备低边检测或电流检测所需的零伏特共模电压能力。在图2的电路中,最大共模电压等于运算放大器的最大额定电源电压。

该电路是单向的,只能测量一个方向的电流。

增益精度是RIN和RGAIN公差的直接函数。非常高的增益精度是可能的。

共模抑制比(CMRR)一般由放大器的共模抑制能力决定。MOSFET也对CMRR有影响,漏电的或其他劣质的MOSFET可降低CMRR。

“”

【图2、最简单的方法是使用电源电压额定值内的运算放大器。可通过RGAIN/RIN被配置为增益50。】

性能优化

一个完全缓冲的输出总是比图2的高阻抗输出要灵活得多,并且在缓冲器中提供2的轻微增益,可降低第一级和MOSFET的动态范围要求。

在图3中,我们还添加了支持双向电流检测的电路。这里把电流源电路(还记得图1A吗?)与U1非逆变输入的输入电阻(RIN 2)一起使用,等效成RIN(在这种情况下为RIN 1)。然后这个电阻器产生一个抵消输出的压降,以适应必要的双向输出摆动。从REF引脚到整个电路输出的增益基于RGAIN/ROS的关系,使得REF输入可以被配置为提供单位增益,而不考虑通过RGAIN/RIN设置的增益(只要RIN 1和RIN 2是相同的值),从而像传统的差分放大器参考输入:

VREFOUT=VREF *(RGAIN/ROS)*ABUFFER

(其中ABUFFER是缓冲增益)

注意,在所有后续电路中,双向电路是可选的,对于单向电路可以省略。

“”

【图3、此版本增加了缓冲输出和双向检测能力。它提供了一个参考输入,即使在RIN 1和RIN 2值所确定的不同增益设置下,它也总是以单位增益运行。】

在高共模电压下使用

通过浮动电路和使用具有足够额定电压的MOSFET,电流驱动电路几乎可在任何共模电压下使用,电路的工作电压高达数百伏特已经成为一个非常常见和流行的应用。电路能达到的额定电压是由所使用的MOSFET的额定电压决定的。

浮动电路包括在放大器两端增加齐纳二极管Z1,并为它提供接地的偏置电流源。齐纳偏压可像电阻一样简单,但本文作者喜欢电流镜技术,因为它提高了电路承受负载电压变化的能力。在这样做时,我们已创建了一个运放的电源“窗口”,在负载电压浮动。

另一个二极管D1已出现在高压版本中。这个二极管是必要的,因为一个接地的短路电路最初在负载处会把非逆变输入拉至足够负(与放大器负供电轨相比),这将损坏放大器。二极管限制这种情况以保护放大器。

“”

【图4、高压电路“浮动”运放,其齐纳电源在负载电压轨】

该电路其它鲜为人知的应用

我不确定是否有人使用电流检测MOSFET。在几年前的一些实验室研究中,我确信,一旦校准,MOSFET电流检测是非常精确和线性的,但它们有约400 ppm的温度系数。尽管如此,最佳的电路结构迫使检测电极在与MOSFET的源电压相同的电压下工作,同时输出部分电流。图5显示了如何使用电流驱动电路来实施。

“”

【图5、MOSFET检测FET电路】 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
热门推荐
  • 相关技术文库
  • 模拟
  • 模电
  • 运放
  • 放大
  • 放大器电路,为什么要通过噪声的RMS值换算噪声的峰峰值?

    点击蓝字 关注我们     虽然在上一篇《来吧LTspice|算清放大器电路噪声RMS值的糊涂账》文中,分享了由放大器电压噪声密度、电流噪声密度参数,在具体电路中所导致噪声RMS值的计算方式与LTspice仿真方法。但是在电路中,对信号产生直接影响的是噪声峰峰值。  

    08-09
  • 关于数模转换的38个提问

    本文章是关于ADC/DAC设计经典问答,涵盖时钟占空比、共模电压、增益误差、微分相位误差、互调失真等常见问题。 1. 什么是小信号带宽(SSBW)? 小信号带宽(Small Signal Bandwidth (SSBW))是指在指定的幅值输入信号及特定的频率下,它的输出幅值比低频时

    05-10
  • 图集:20个常用模拟电路

    一、 桥式整流电路 1、二极管的单向导电性: 伏安特性曲线: 理想开关模型和恒压降模型: 2、桥式整流电流流向过程: 输入输出波形: 3、计算:Vo, Io,二极管反向电压。 二、 电源滤波器 1、电源滤波的过程分析: 波形形成过程: 2、计算:滤波电容的容量和耐

    04-27
  • ADC输入接口设计六个条件

    采用高输入频率、高速模数转换器(ADC)的系统设计是一项具挑战性的任务。ADC输入接口设计有6个主要条件:输入阻抗、输入驱动、带宽、通带平坦度、噪声和失真。看看这里罗列的这六个条件,你都了解吗? 输入阻抗 输入阻抗是设计的特征阻抗。ADC的内部输入阻抗

    04-21
  • 运放的参数含义

    以后将在使用运放中接触到的关于运放的参数含义记在这里。 最近在使用一款PGA,在PGA输入端接地时发现输出总有个矩形波信号,放大1000倍后非常明显,怀疑是电源引起的干扰。开始的时候在输入正负电源处都 加了100uf和0.1的电容,但效果不明显,后来准备再电源

    04-13
  • 为什么要一点接地(图解)

    本文详细介绍了PCB板中模拟电路和数字电路共地和不共地的区别。 为了大家看的明白...我就用ORCAD画了两个电路,一个是一个普通的三极管模拟放大电路,另一个是数字电路振荡器...好了不废话了...上图... 下面是一点接地时候两个电路的电路图... 其实在原理图中没

    03-25
  • 相位补偿到底是什么鬼?

    帮朋友做镍氢充电器,利用镍氢电池充满电时电压有一个微小的下降这个特点来识别是否已经充满,比如1.2V的镍氢电池,快充满的时候,电压在1.35V,之后逐步下降,电压可以低于1.30V。所以需要单片机间歇检测电池两端电压,大概充3秒钟电再停止,之后检测电池两

    03-26
  • 运放手册之噪声篇解读

    1.一个有趣的问题? 2 个 1kΩ 电阻串联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗? 2 个 500Ω 电阻并联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗? 2.噪声的基本特性 1) 它的波形在任意时刻都是不确定的,因此它是广谱的,有低频也有高频; 2) 它的幅度又是有限制的,这与数学

    03-11
  • 模拟电路印制电路板布局走线要点

    有一个公认的准则就是在所有模拟电路印制电路板中,信号线应尽可能的短,这是因为信号线越长,电路中的感应和电容捐合就越多,这是不希望看到的。现实情况是,不可能将所有的信号线都做成最短,因而,布线时首先要考虑的就是最容易产生干扰的信号线。 在模拟

    03-10
  • RC电路详解

    1.RC电路的矩形脉冲响应 若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC串联电路上,电路的瞬变过程就周期性地发生了。显然,RC电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。如图所示。 若矩形脉冲的幅度为U,脉宽为tp。电容上的电压可表示为: 电阻上的电压可表示

    03-08
  • 设计实例:运放应用电路分析

    1、运放在有源滤波中的应用 上图是典型的有源滤波电路(赛伦-凯 电路,是巴特沃兹电路的一种)。有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减,而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。 该电路的设计要点是:在满足合适的截止频率的条件下,尽可能将R

    03-03
  • 通俗的角度看待拉普拉斯变换

    本文将从通俗的角度看待拉普拉斯变换。 发明者 奥列弗.赫维赛德,维多利亚时期英国人,全靠自学,听力残疾。很多人熟悉赫维赛德是因为MATLAB有一个赫维赛德(Heaviside)函数。 赫维赛德简化了麦克斯韦方程组:即变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。让2

    03-03
下载排行榜
更多
EE直播间
更多
广告
X
广告