利用直流誤差計(jì)算器簡(jiǎn)化檢流放大器的優(yōu)化

共模抑制比

共模抑制比(CMRR)測(cè)量CSA對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的同等變化信號(hào)的抑制能力。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的CMRR通常以輸入為參考，CMRR由下式定義：

(Eq.6)

共模輸入電壓變化引起的最大輸出誤差可由下式得出：

ERRORCMRR = G × Maximum [Abs Value (Min VCM - Data Sheet VCM), Abs Value (Max VCM - Data Sheet VCM)] × 10-CMRR/20 (Eq.7)

其中：

Data sheet VCM = 數(shù)據(jù)手冊(cè)中確定CSA的增益誤差和失調(diào)誤差時(shí)的共模電壓。

Min VCM = 施加在用戶電路中的最小共模電壓

Max VCM = 施加在用戶電路中的最大共模電壓

電源抑制比

電源電壓抑制比(PSRR)用于衡量CSA抑制電源(VCC)各種變化的能力。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的PSRR通常以輸入為參考，其結(jié)果與所施加的差分信號(hào)相比較。由電源電壓變化引起的最大輸出誤差由下式確定：

ERRORPSRR = G × Maximum [Abs Value (Min VDD - Data Sheet VDD), Abs Value (Max VDD - Data Sheet VDD)] × 10-PSRR/20 (Eq.8)

其中：

Data sheet VDD =數(shù)據(jù)手冊(cè)中確定CSA增益誤差和失調(diào)誤差特性時(shí)的電源電壓。

Min VDD = 作用在用戶電路中的最小電源電壓

Max VDD =作用在用戶電路中的最大電源電壓

檢流電阻誤差

由于大多數(shù)CSA采用的是外部檢流電阻，當(dāng)計(jì)算總誤差時(shí)應(yīng)該考慮檢流電阻的誤差。采用精密電阻可以減小這項(xiàng)誤差。另外，對(duì)大電流應(yīng)用，為了達(dá)到較好的測(cè)量精度，建議采用4線開(kāi)爾文連接電阻。

檢流電阻誤差引起的輸出誤差：

(Eq.9)

輸出電阻誤差

電流輸出型CSA，如MAX9934，通常采用一個(gè)負(fù)載電阻將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓。電流輸出有著明顯優(yōu)勢(shì)：多個(gè)CSA可復(fù)用同一負(fù)載電阻;另外，如果把輸出電阻端接到ADC的地，電流輸出架構(gòu)可以使CSA對(duì)地線干擾具有較強(qiáng)的抑制能力。但在計(jì)算整體誤差時(shí)必需考慮輸出電阻誤差，輸出電阻引入的誤差如下：

(Eq.10)

這里GM =跨導(dǎo)增益。

估算系統(tǒng)誤差

設(shè)計(jì)者常常傾向于計(jì)算最差工作條件下CSA的總誤差，這種情況下，總誤差由所有單項(xiàng)誤差疊加得到。盡管這種方法確保誤差在任何條件下不會(huì)超過(guò)限制，但更多情況下，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)過(guò)于保守、不準(zhǔn)確的估算。最差條件下的計(jì)算方法是假設(shè)所有單項(xiàng)誤差源是相干的，且具有相同極性。

另一種方法是平方根和(RSS)分析，其中總誤差是單個(gè)誤差平方和的平方根。RSS是當(dāng)增加兩個(gè)隨機(jī)分布(常態(tài)分布或高斯分布)測(cè)量時(shí)，所得標(biāo)準(zhǔn)方差等同于初始分布標(biāo)準(zhǔn)方差平方和的平方根。對(duì)于CSA，每項(xiàng)誤差源不相干，RSS法比最差工作條件分析法更實(shí)用。如果確保采用了每項(xiàng)誤差源，RSS分析將可獲得最合理的結(jié)果。關(guān)于RSS，一個(gè)有趣的因素是：即使它會(huì)導(dǎo)致總誤差比單項(xiàng)誤差大，但主要誤差項(xiàng)經(jīng)常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出所有其它項(xiàng)。

用RSS法對(duì)電壓輸出型CSA的總誤差進(jìn)行計(jì)算，可以得出：