利用直流誤差計算器簡化檢流放大器的優化

(Eq.11)
用RSS法對電流輸出型CSA的總誤差進行計算,可以得出:

(Eq.12)
這些計算中所有的誤差源必須參考同一節點,可以是輸入也可以是輸出。這一點非常重要,因為CSA的增益通常大于單位增益,而輸出誤差的絕對值大于輸入誤差。
電流檢測誤差計算器
Maxim設計了一個新的計算器,協助設計者估算所選CSA的總誤差。該軟件免費提供,只需用戶輸入幾個使用規格,即可自動輸入所選CSA數據手冊的相關參數,并輸出利用RSS算法得到的最大誤差。計算器還能提示用戶粗心大意造成的數據輸入錯誤。例如,輸入采樣電壓是否超過所推薦的滿量程采樣電壓?電源電壓是否超出范圍?輸出擺幅限制是否滿足要求等等,均會給出用戶提示。
檢流誤差估算計算器的使用
假設設計一個過流保護電路,要求CSA滿足如下條件:
a.輸入觸發點 = 50A(單向)
b.檢流電阻誤差 = 0.5%
c.電源電壓范圍 = 4.5V - 5.5V
d.輸入共模電壓范圍 =12V - 18V
e.總誤差預算= 2%,這意味著CSA增益誤差 2%,失調誤差VOS 1mV,因為每項誤差不能超過總誤差。
第一步.參數搜索
基于上述要求,參數搜索到以下候選器件:MAX9922、MAX9918、MAX9929F、MAX4080、MAX4373、 和MAX4172。
第二步. 檢流誤差計算器輸入
使用檢流誤差計算器,進一步縮小上述總誤差估算列表的范圍。從Maxim器件型號下拉框(Maxim CSA Device Number)中選一個CSA,并進入實際參數(圖2)。

圖2. 用戶進入的輸入字段。
第三步.驗證數據手冊規格
計算器自動填入所選CSA數據手冊,給出最大偏置誤差、最大增益誤差、共模抑制和電源抑制比參數。這些參數默認為T = 25°C時的數值,如圖3所示MAX9922 CSA。

圖3.計算器從所選CSA數據手冊自動收集相關參數。
按下Calculate按鈕,軟件即可計算出總體誤差。
第四步.數據手冊參數調整
盡管計算器自動導出了數據手冊給出的增益、失調誤差、增益誤差、CMRR和PSRR等數值,也可根據用戶要求靈活設置。必要時,可以用特定數值替代這些值。例如,設計者可能有一個計算規定,從軟件中移除失調電壓的影響,這種狀況下,一個不太精確的CSA或許也能滿足誤差預算的要求。有些情況下,設計人員或許想采用數據手冊中極限溫度下的參數進行計算。
為了替換自動輸入的數據,使用Enter Overrides欄調整參數。參考MAX9922,按下計算按鈕,跳出如圖4所示錯誤信息。計算器提示用戶降低增益,因為輸出電壓不能夠超出器件的輸出電壓上限。因為MAX9922的增益可調,在相應數據手冊調整欄中減小增益到60V/V。更新增益后,圖5給出了總誤差估算結果。
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