本文介绍了一种核算检放逐大器直流差错的体系办法，对每个差错源展开评论，介绍了一种预算总差错的办法。最终，文章还介绍了核算软件的运用办法，帮忙规划人员快速获取所选检放逐大器的总差错。
相似的文章于2013年2月6日，宣布在德国Elektronikpraxis杂志上。
概述
集成检放逐大器常常用来丈量电路中的电流，经过扩大串联在电流通路的采样电阻压降完成重要的体系功用，例如过流维护、设备监测、可编程电流源、线性电源和开关电源、电池充电器和电量检测等。由于所要求的电流检测规范、实施方案与运用自身相同多样化，剖析电流检测扩大器（CSA）的差错预算是每次规划的一项根本作业。毋庸置疑，当为一个运用挑选适宜的器材时，对电流检测扩大器的差错规范和它们间的相互影响的透彻了解非常重要，有助于下降重复规划的危险。
本文评论了电流检测扩大器的差错源，介绍了一种估量总差错预算的办法，以及怎么运用Maxim规划的核算软件。软件选用简略的网页图形用户界面，核算所选 Maxim CSA的全体直流差错。并经过一个运用事例帮忙读者了解核算软件的根本操作。规划提示和音讯标志也会提醒您操作过程中不符合检流规范的任何情况。
检放逐大器的差错源
电流检测扩大器中有几种普遍存在的直流差错源，下面临每种差错源进行扼要剖析。
输入失调电压
相似于运算扩大器，电流检测扩大器的输入偏置电压（VOS）界说为将输出电压驱动到零时，效果在检放逐大器两个输入端的电压。一般不直接丈量失调差错，由于单电源供电时，CSA输出电压不会到达输出电压下限（VOL）以下。因而，VOS被更准确地当作输出电压VOUT与采样电压VSENSE间传输特性曲线的线性部分反向延长线与VSENSE轴的交点，图1所示。
图1. 输出电压与采样电压的对应联系确认失调电压。
假如VOUT1是VSENSE = VSENSE1时测得的输出电压，VOUT2是VSENSE = VSENSE2时测得的输出电压，那么VOS可由下面的公式核算：
（式1）
CSA输入失调电压发生的输出失调差错如下：
ERRORVOS = G × VOS（式2）
这儿G为所要求的扩大器增益。
减小失调电压差错的办法是挑选一个阻值较大的检流电阻，大阻值发生较高的采样电压，相应减小差错预算中的失调差错成份。需求留意的是，挑选外部RSENSE时需求在可接受的压降、电阻功耗和CSA失调差错之间进行平衡。关于精细的电流检测运用，不会选用大阻值检流电阻，应挑选高精度CSA。
增益差错
增益差错界说为CSA的实践差分增益与抱负差分增益的差错比，抱负增益由内部固定增益或外部电阻比设定。增益差错可由下式确认：
（式3）
实践增益可由图1取得：
（式4）
增益差错丈量的是传递函数的实践斜率与抱负斜率间的差错百分比。
增益差错引起的输出差错由下式确认：
（式5）
增益非线性
一个具有抱负线性特性的CSA，其传输函数坚持稳定斜率。相关于失调差错和增益差错，假如输出摆幅在线性区（该区域由CSA数据手册的输出电压上限、下限规模指定），能够疏忽增益的非线性。由此，能够在全体差错中疏忽增益非线性引起的差错。
共模按捺比
共模按捺比（CMRR）丈量CSA对效果在两个输入端的平等改动信号的按捺才能。数据手册中的CMRR一般以输入为参阅，CMRR由下式界说：
（式6）
共模输入电压改动引起的最大输出差错可由下式得出：
ERRORCMRR = G × Maximum ［Abs Value （Min VCM – Data Sheet VCM）， Abs Value （Max VCM – Data Sheet VCM）］ × 10-CMRR/20（式7）
其间：
数据手册VCM = 数据手册中确认CSA的增益差错和失调差错时的共模电压。
最小VCM = 施加在用户电路中的最小共模电压
最大VCM = 施加在用户电路中的最大共模电压
电源按捺比
电源电压按捺比（PSRR）用于衡量CSA按捺电源（VCC）各种改动的才能。数据手册中的PSRR一般以输入为参阅，其成果与所施加的差分信号相比较。由电源电压改动引起的最大输出差错由下式确认：
ERRORPSRR = G × Maximum ［Abs Value （Min VDD – Data Sheet VDD）， Abs Value （Max VDD – Data Sheet VDD）］ × 10-PSRR/20（式8）
其间：
数据手册VDD = 数据手册中确认CSA增益差错和失调差错特性时的电源电压。
最小VDD = 效果在用户电路中的最小电源电压
最大VDD = 效果在用户电路中的最大电源电压
检流电阻差错
由于大多数CSA选用的是外部检流电阻，当核算总差错时应该考虑检流电阻的差错。选用精细电阻能够减小这项差错。别的，对大电流运用，为了到达较好的丈量精度，主张选用4线开尔文衔接电阻。
检流电阻差错引起的输出差错：
（式9）
输出电阻差错
电流输出型CSA，如MAX9934，一般选用一个负载电阻将输出电流转换成电压。电流输出有着显着优势：多个CSA可复用同一负载电阻；别的，假如把输出电阻端接到ADC的地，电流输出架构能够使CSA对地线搅扰具有较强的按捺才能。但在核算全体差错时必需考虑输出电阻差错，输出电阻引进的差错如下：
（式10）
这儿GM = 跨导增益。
预算体系差错
规划者常常倾向于核算最差作业条件下CSA的总差错，这种情况下，总差错由一切单项差错叠加得到。虽然这种办法保证差错在任何条件下不会超越约束，但更多情况下，它会发生一个过于保存、不准确的预算。最差条件下的核算办法是假定一切单项差错源是相干的，且具有相同极性。
另一种办法是平方根和（RSS）剖析，其间总差错是单个差错平方和的平方根。RSS是当添加两个随机散布（常态散布或高斯散布）丈量时，所得规范方差等同于初始散布规范方差平方和的平方根。关于CSA，每项差错源不相干，RSS法比最差作业条件剖析法更有用。假如保证选用了每项差错源，RSS剖析将可取得最合理的成果。
关于RSS，一个风趣的要素是：即便它会导致总差错比单项差错大，但首要差错项常常会远远超出一切其它项。
用RSS法对电压输出型CSA的总差错进行核算，能够得出：
（式11）
用RSS法对电流输出型CSA的总差错进行核算，能够得出：
（式12）
这些核算中一切的差错源有必要参阅同一节点，能够是输入也能够是输出。这一点非常重要，由于CSA的增益一般大于单位增益，而输出差错的绝对值大于输入差错。
电流检测差错核算器
Maxim规划了一个新的核算器，帮忙规划者预算所选CSA的总差错。该软件免费供给，只需用户输入几个运用规范，即可主动输入所选CSA数据手册的相关参数，并输出运用RSS算法得到的最大差错。核算器还能提示用户粗枝大叶形成的数据输入过错。例如，输入采样电压是否超越所引荐的满量程采样电压？电源电压是否超出规模？输出摆幅约束是否满意要求等等，均会给出用户提示。
检流差错预算核算器的运用
假定规划一个过流维护电路，要求CSA满意如下条件：
a.输入触发点 = 50A （单向）
b.检流电阻差错 = 0.5%
c.检流电阻 = 《 1mΩ
d.电源电压规模 = 4.5V – 5.5V
e.输入共模电压规模 = 12V – 18V
f.总差错预算 = 《 2%，这意味着CSA增益差错《 2%，失调差错VOS 《 1mV，由于每项差错不能超越总差错。
第一步、参数查找
根据上述要求，参数查找到以下候选器材：MAX9922、MAX9918、MAX9929F、MAX4080、MAX4373和MAX4172。
第二步、检流差错核算器输入
运用检流差错核算器，进一步缩小上述总差错预算列表的规模。从Maxim器材类型下拉框（Maxim CSA Device Number）中选一个CSA，并进入实践参数（图2）。
图2. 用户进入的输入字段。
第三步、验证数据手册规范
核算器主动填入所选CSA数据手册，给出最大偏置差错、最大增益差错、共模按捺和电源按捺比参数。这些参数默以为T = 25 °C时的数值，如图3所示MAX9922 CSA。
图3. 核算器从所选CSA数据手册主动搜集相关参数。
按下Calculate按钮，软件即可核算出全体差错。
第四步、数据手册参数调整
虽然核算器主动导出了数据手册给出的增益、失调差错、增益差错、CMRR和PSRR等数值，也可根据用户要求灵敏设置。必要时，能够用特定数值代替这些值。例如，规划者可能有一个核算规则，从软件中移除失调电压的影响，这种情况下，一个不太准确的CSA或许也能满意差错预算的要求。有些情况下，规划人员或许想选用数据手册中极限温度下的参数进行核算，而不是预设的T = 25°C。
为了替换主动输入的数据，运用Enter Overrides栏调整参数。参阅MAX9922，按下核算按钮，跳出如图4所示过错信息。核算器提示用户下降增益，由于输出电压不能够超出器材的输出电压上限。
由于MAX9922的增益可调，在相应数据手册调整栏中减小增益到60V/V。更新增益后，图5给出了总差错预算成果。
图4. 器材某项条件不满意时，发生的过错提示信息。
图5. 所选CSA的差错预算。
第五步、挑选不同的CSA
在Maxim CSA Device Number下拉菜单中改动挑选，即可评价其它CSA的差错，例如MAX9918，不需求从头输入参数。每次选定CSA后，点击Calculate按钮即可得到相应的差错核算成果。表1列出了本例中一切备选CSA的差错核算成果。数据标明，只要MAX9922和MAX9918的总差错满意运用要求。
总结
本
