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关于电流测量所需仪表放大器选择问题

因需要测量1uA精度,量程0-10mA的小电流,大电流0-3A,10mA精度,现打算分三挡测量,

1mA以下打算用1K电阻,1-10mA用100Ω,大电流用0.1Ω四端电阻。

经运放放大后给ADS1256。还有ADS1256是否能满足满足本次设计要求?

现主要想请教TI的工程师:

1.如何在uA级别的电流检测中,尽量减少器件本身带来的误差,如1K电阻应如何选择?仪表运放该用哪款芯片比较好?或者是用电流检测芯片?看了有INA210,INA326、INA128、PGA281这几款芯片,又或者有更适合的芯片推荐?有的是从参考设计里面看到的:

《10 µA-10 mA, Single-Supply, Low-Side, Current Sensing Solution》

《10 µA-100 mA, 0.05% Error, High-Side Current Sensing 》

2.请问这时候运放的选择主要注意哪些参数以避免对小信号的影响?如果用模拟开关切换信号给运放,能否帮忙选择适合的模拟开关,还是说用继电器?本身的噪声会否影响?

3.还有ADS1256是否能满足满足本次设计要求?

谢谢!

Shawn Ding:

你好,

1.如何在uA级别的电流检测中,尽量减少器件本身带来的误差,如1K电阻应如何选择?仪表运放该用哪款芯片比较好?或者是用电流检测芯片?看了有INA210,INA326、INA128、PGA281这几款芯片,又或者有更适合的芯片推荐?有的是从参考设计里面看到的:

《10 µA-10 mA, Single-Supply, Low-Side, Current Sensing Solution》

《10 µA-100 mA, 0.05% Error, High-Side Current Sensing 》

首先,需要了解一下,测量带宽的需求。假使在1KHz以内。对于uA 级别的电流检测,电阻的热噪声一般是无需考虑的,普通的贴片电阻就好。通过采样电阻转换成电压信号,再后接普通的高精度运放就可以完成测量。(假使100欧采样电阻,只需要运放精度达到100uV 就可以测量出来)

2.请问这时候运放的选择主要注意哪些参数以避免对小信号的影响?如果用模拟开关切换信号给运放,能否帮忙选择适合的模拟开关,还是说用继电器?本身的噪声会否影响?

运放考虑,失调电压,输入偏置电流,噪声,带宽。开关切换位置肯定会有噪声的引入,而且为了避免连续切换此处还需要滞回控制,建议可以两路同时采集(小信号采集可以通过二极管设置上下限),用软件判断电流大小来选择使用哪路信号。

3.还有ADS1256是否能满足满足本次设计要求?

采样率不高的情况下,ENOB可以达到22位 ,满量程为4V,4/2^22=1uV,是可以满足的。

Charles Lin:

你好,

有个疑问想要请教一下:1mA采用1k电阻测量,在电阻上的压降就有1V,需要考虑一下源的驱动能力。

Peng Qiu:

回复 Charles Lin:

你好,現打算採用100R的採樣電阻,以保證不會有大的壓差。

打算用INA128進行放大,該款芯片應該能夠滿足吧?

Charles Lin:

回复 Peng Qiu:

你好,你所需要的最小精度为1uA,经过电阻之后为100uV,这颗芯片的偏置电压为50uV,加上芯片偏置电流引起的误差以及系统误差,建议选用一颗偏置电压更低的运放,比如INA333。

Kailyn Chen:

可以看下关于电流感应放大器的培训视频,资料非常完整,包括如何选择分流电阻,以及各种误差来源,如何布局等都有详细介绍。推荐:

http://edu.21dianyuan.com/index/course_info/tree_id/6/cid/281

Shawn Ding:

回复 Peng Qiu:

INA128是可以满足的,建议使用TINA 具体在仿真验证下电路。

Peng Qiu:

回复 Shawn Ding:

非常感谢各位的帮助!!

Peng Qiu:

回复 Shawn Ding:

Shawn Ding

INA128是可以满足的,建议使用TINA 具体在仿真验证下电路。

Shawn Ding:

回复 Peng Qiu:

你好,

选择的采样电阻太小了,线路随处的阻值都可能不止0.01欧姆,采样电阻对精度和功耗是有要求的(功耗太大会导致温升,而使得电阻阻值发生改变),同时增益设置太大了,放大信号的同时也放大了噪声,并不能提高精度。

建议1uA -10mA 可以不用区分,假设采用10欧的采样电阻,增益放大40倍;则输出到ADC端口电压范围400uV-4V;而ADC的精度是在uV级的,完全可以满足;

对于10mA-3A ,采用1欧姆(建议多个电阻并联,均分功耗),单位增益。

对于INA333 ,INA128 , INA210 , INA240主要对比噪声,漂移和抑制比,因为放大倍数无需很大,所以不建议使用仪表运放(低增益,低共模抑制比),可以采用零漂的高精度运放。

Peng Qiu:

回复 Shawn Ding:

Shawn Ding

你好,

选择的采样电阻太小了,线路随处的阻值都可能不止0.01欧姆,采样电阻对精度和功耗是有要求的(功耗太大会导致温升,而使得电阻阻值发生改变),同时增益设置太大了,放大信号的同时也放大了噪声,并不能提高精度。

建议1uA -10mA 可以不用区分,假设采用10欧的采样电阻,增益放大40倍;则输出到ADC端口电压范围400uV-4V;而ADC的精度是在uV级的,完全可以满足;

对于10mA-3A ,采用1欧姆(建议多个电阻并联,均分功耗),单位增益。

对于INA333 ,INA128 , INA210 , INA240主要对比噪声,漂移和抑制比,因为放大倍数无需很大,所以不建议使用仪表运放(低增益,低共模抑制比),可以采用零漂的高精度运放。

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