工程师设计分析：影响电流检测精确度的几种规范

CMRR可影响电流检测解决方案的精确度。它是器件共模信号抑制能力的度量标准。这很重要，因为共模信号会以差动信号的形式出现在器件中，从而降低解决方案的精确度。

CMRR通常在产品说明书中以线性刻度(μV/V)或者对数刻度(dB)单位表明。如果单位是dB，则极端值为最小值。如果单位为μV/V，则极端值为最大值。

要想计算器件CMRR规范产生的误差，我们需要：产品说明书列出的极端CMRR规范、产品说明书规范表的共模电压测试条件（Vcm-pds）以及系统的共模电压（Vcm-sys）。

例如，假设系统共模电压为50V(Vcm-sys)，并且分流器电压标称为5mV。我们使用INA170计算误差，其极端CMRR规范为100dB(min)，Vcm-pds=12V。

由于规范单位为dB，我们需要将其转换为线性刻度，如方程式4所示。

eq4

现在，我们来计算误差，如方程式5所示。

eq5

想要降低CMRR带来的误差贡献值，我们有两种方法：增加分流器电压，或者选择一个拥有更好CMRR性能的器件。改变Vcm-sys通常并非为一种可行的方法，因为具体应用决定了它的大小。

这样处理CMRR的目的是，让读者能够迅速和有效地理解其如何影响测量的精确度[1,3,4]。

电源抑制比

pSRR是电源电压变化引起Vos变化程度的一种测量方法。pSRR所产生误差的计算方法与CMRR类似。

要想计算器件pSRR规范所产生的误差，我们需要：产品说明书的极端pSRR规范、产品说明书规范表的电源电压测试条件(Vs-pds)以及在系统中为器件供电的电源电压(Vs-sys)。

例如，INA170的极端pSRR规范为10μV/V（最大），且Vs-pds=5V。如果器件实际电源电压为30V(Vs-sys)，则pSRR所产生的误差可以利用方程式6计算得到。就前面的几个例子而言，我们假设分流器电压为5mV。

eq6

要想降低pSRR带来的误差贡献值，我们有两种方法可以使用：增加分流器电压，或者选择一个pSRR性能更高的器件。改变Vcm-sys通常并非为一种可行的方法，因为具体应用决定了它的大小。

本例中，pSRR单位已经指定为μV/V。如果该值单位指定为dB，则在使用方程式6以前必须将其转换为线性刻度。

其他误差

一些规范，例如：增益误差和分流电阻器容差等，通常会以百分比的形式出现。这使得精确度计算更加简单。

表1还列出了Vos漂移和变化。输入补偿电压漂移可测量温度变化带来的Vos变化。这种规范一般为：

但是，输入补偿电压变化则并不那么简单。输入补偿电压变化测量的是时间变化带来的Vos变化情况。我们通常可以在产品说明书中看到这种规范，并且其仅为估计值。准确估计这种变化的一种方法是，知道10年内器件Vos的变化，不会大于器件的最大Vos规范。这种变化是器件初始Vos规范之外的变化。

综合计算

如前所述，综合误差的各个方面，便可知道系统的总体精度。只需将每一项相加，便得到极端误差，而以RSS方式将它们结合起来就得到一个更加准确的结果。

就本文所列举的Vos、CMRR和pSRR例子而言，极端精确度为67.4%，如方程式7所示。

eq7

使用RSS方式综合各个误差，得到更准确的精确度为78.03%，如方程式8所示。

eq8

总结

本文介绍了电流检测精确度概念，它与Vos、CMRR和pSRR等规范有关。文中所举例子，说明了在某个具体应用中如何计算这些规范所产生的误差。另外，我们还简单介绍了如增益误差、分流器容差和Vos漂移与变化等其他误差。