1 前言

大家好，我是硬件花園！

分享一下我在分析該電路中犯的一個(gè)太教條的錯(cuò)誤。

2 正文

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)一款電流檢測(cè)電路，能夠檢測(cè)50mA~1A之間的負(fù)載電流，并將其轉(zhuǎn)換為0.25V至5V的輸出電壓。單電源供電，高側(cè)、低成本。

高側(cè)檢測(cè)使系統(tǒng)能夠識(shí)別接地短路，并且不會(huì)對(duì)負(fù)載造成接地干擾。 2.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明

直流共模抑制比(CMRR) 性能取決于增益設(shè)置電阻器R2-R5的匹配情況。

增大分流電阻器R1的值會(huì)增加功耗。

確保共模電壓Vcm處于放大器的線性輸入運(yùn)行區(qū)域內(nèi)。

共模電壓由R2、R3和總線電壓構(gòu)成的電阻分壓器設(shè)置。

根據(jù)電阻分壓器確定的共模電壓，此應(yīng)用可能不需要軌至軌輸入(RRI) 放大器。

與反饋電阻器R5并聯(lián)放置的電容器將限制帶寬、提高穩(wěn)定性并有助于降低噪聲。

在線性輸出運(yùn)行區(qū)域內(nèi)使用運(yùn)算放大器。通常在AOL開環(huán)增益的測(cè)試條件下指定線性輸出擺幅。

2.3 設(shè)計(jì)步驟

1. 計(jì)算電路的傳遞函數(shù)

（柱哥就在計(jì)算傳遞函數(shù)的時(shí)候犯了一個(gè)錯(cuò)誤，文末有推導(dǎo)的手稿?。?/p>

我最開始采用的思路，是通過(guò)列A點(diǎn)和B點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程和電壓方程，進(jìn)行推導(dǎo)。

流過(guò)R1、R2、R3、R4、R5電阻的電流分別記作i1、i2、i3、i4、i5。流入A點(diǎn)的電流為icc。通過(guò)上圖可以較容易的列出以下關(guān)系式：

icc = i1+ i2;

i1= Iin+ i4;

i+ = i- =0;

i2= i3;

i4=i5;

傳遞函數(shù)A=Vo/Vin；那么還需要找到Vo與Vin的關(guān)系式，

Vo=V-+i5*R5;

V+=i3*R3；

VA=V++ i2*R2;

VB=V- + i4*R4；

VB=VA+i1*R1;VB=VA+Iin*R1+i4*R1

Vo=VB-i4*R4 +i5*R5=VA+Iin*R1+i4*R1-i4*R4+i4*R5;

如果聯(lián)立上面的一堆關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)很不容易消掉一些變量。

上面的推理過(guò)程，其實(shí)犯了一個(gè)錯(cuò)誤，或者說(shuō)忽略掉一個(gè)很重要的事實(shí)。

那就是R1<

基于上述事實(shí)，易得以下關(guān)系式

令R3=R5；R2=R4；則

聯(lián)立以上關(guān)系式，求得傳遞函數(shù)

滑動(dòng)查看 附：式1，特別需要注意，要加上Vo；原因是把Vo當(dāng)作參考地，那么就需要加上VO；否則計(jì)算結(jié)果就會(huì)出錯(cuò)。

另外，式1的關(guān)系，還可以用以下表達(dá)，

整理后得，

再結(jié)合式4和式5，

再將式3代入式9，也能夠得到式6的結(jié)果。

滑動(dòng)查看 經(jīng)過(guò)上述一番推導(dǎo)，我深刻體會(huì)到"紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行！"老嚼別人嚼過(guò)的口香糖，那肯定是索然無(wú)味的！

2. 計(jì)算最大分流電阻。將最大分流電壓設(shè)置為100mV。

3. 計(jì)算增益以設(shè)置最大輸出擺幅范圍。

4. 計(jì)算增益設(shè)置電阻器以設(shè)置步驟3 中計(jì)算的增益。 選擇 R2 =R4= 1.01kΩ（標(biāo)準(zhǔn)值），

5. 計(jì)算放大器的共模電壓以確保以線性模式運(yùn)行。

6. 截止頻率上限(fH) 取決于此電路的同相增益（噪聲增益）和運(yùn)算放大器的增益帶寬(GBW)。

3 設(shè)計(jì)仿真

仿真環(huán)境：TINA-TISPICE仿真文件：SBOMAV4。（關(guān)注公眾號(hào)后回復(fù)'高側(cè)電流檢測(cè)電路'，獲取下載鏈接?。?3.1 直流仿真結(jié)果

3.2 交流仿真結(jié)果

以下圖片，描述我當(dāng)時(shí)推導(dǎo)傳遞函數(shù)時(shí)，思路的混亂

審核編輯：湯梓紅