ZHCSOK0B December 2021 – December 2023 TLV2387 , TLV387 , TLV4387
PRODUCTION DATA
負載電流 ILOAD 流經分流電阻器 RSHUNT,產生分流電壓 VSHUNT。然后由 U1A 和 R1 至 R4 構成的差分放大器放大分流電壓。差分放大器的增益通過 R4 與 R3 之比設定。為了最大程度地減少誤差,設置 R2 = R4 且 R1 = R3。基準電壓 VREF 通過使用 U1B 緩沖電阻分壓器的方式提供。傳遞函數由 方程式 1 確定。

其中



該設計中存在兩種誤差類型:增益和失調電壓。增益誤差是由分流電阻器的容差和 R4 與 R3 之比,以及類似的 R2 與 R1 之比造成的。失調電壓誤差是由分壓器(R5 和 R6)以及 R4 / R3 之比與 R2 / R1 之比之間的接近程度而造成的。R2/R1 之比影響差分放大器的 CMRR,最終導致了失調電壓誤差。
VSHUNT 是低側測量值,因此 VSHUNT 的值是系統負載的接地電勢。所以,必須對 VSHUNT 使用最大值。在此設計中,VSHUNT 的最大值設置為 100mV。方程式 2 計算分流電阻器的最大值,假設最大分流電壓為 100mV,最大負載電流為 1A。

RSHUNT 的容差與成本成正比。在此設計中,選擇容差為 0.5% 的分流電阻器。如果需要更高的精度,則選擇容差為 0.1% 或更高精度的電阻器。
由于負載電流是雙向電流,因此分流電壓范圍為 -100mV 至 +100mV。此電壓在到達運算放大器 U1A 前,由 R1 和 R2 分壓。請確保 U1A 同相節點處的電壓在器件的共模范圍內。使用共模范圍擴展到低于負電源電壓的運算放大器(例如 TLVx387)非常重要。因為 TLVx387 的典型失調電壓僅為 ±0.25μV(±5μV,最大值),所以失調電壓誤差很小。
假設對稱負載電流為 –1A 至 +1A,分壓電阻器(R5 和 R6)必須相等。為了與分流電阻器保持一致,必須選擇 0.5% 的容差。為了更大程度地降低功耗,使用了 10kΩ 電阻器。
要設置差分放大器的增益,必須考慮 TLVx387 的共模范圍和輸出擺幅。方程式 3 和方程式 4 分別顯示了給定 3.3V 電源的情況下,TLVx387 的典型共模范圍和最大輸出擺幅。
現在可通過方程式 5 中所示的公式計算差分放大器的增益。

R1 和 R3 的電阻值選定為 1kΩ。R2 和 R4 的電阻值選定為 15.4kΩ,因為該值最接近標準值。因此,在此示例中,計算出的差分放大器增益為 15.4V/V。
電路的增益誤差主要取決于 R1 至 R4,因此選擇了容差為 0.1% 的電阻器。該配置降低了設計中需要兩點校準的可能性。如有需要,簡單的一點校準可消除 0.5% 電阻器產生的失調電壓誤差。