这个电路输出的不确定性的主要来源是噪声,所以用大的并联电容滤波对于降低噪声带宽以及总的噪声是至关重要的。 采用1.5Hz输出滤波器时,LTC2063增加了约2μVP-P的低频输入引起的噪声。 在最长的可能时间内平均输出进一步减少了由于噪声引起的误差。
该电流检测电路中的其他误差源是寄生板电阻与LTC2063输入端的RSENSE串联,增益设置电阻RIN和RDRIVE的电阻值容差,增益设置电阻中温度系数失配以及误差电压 在寄生热电偶的运算放大器输入。 通过对RSENSE使用Kelvin sense 4引脚检测电阻,以及对RIN和RDRIVE的临界增益设置路径使用0.1%电阻以及类似或较低的温度系数,可以将前三个误差源最小化。 为了抵消运算放大器输入端的寄生热电偶,R1应具有与RIN相同的金属端子。 在输入端也应尽可能避免不对称的热梯度。
本节讨论的所有误差源的总体贡献在全尺寸2.5V输出参考时最多为1.4%,如图4所示。
电源电流
如图5所示,LT1389和LTC2063所需的最小电源电流在最小VSUPPLY和ISENSE(4.5V和100μA)时为2.3μA,最大VSUPPLY和ISENSE(90V和250mA)时最大为280μA。除了 由有源器件消耗的电流,还需要由VSUPPLY提供的输出电流IDRIVE至M1,与输出电压成正比,范围从1.0mV输出(对于100μAISENSE)为200nA到对于2.5V输出为500μA(对于250mA ISENSE)。 因此,除ISENSE外,总电源电流范围为2.5μA至780μA。 RDRIVE设置为5kΩ,以获得合理的ADC驱动值。
输入电压范围
在此体系结构中,最大供应量由最大值| VDS |设置 PMOS输出可以承受。 BSP322P的额定电压为100V,所以90V是一个合适的操作限制。
输出范围
这种设计可以驱动5kΩ负载,这使得它成为驱动许多ADC的合适阶段。 输出电压范围为0V至2.5V。 由于LTC2063具有满摆幅输出,因此最大栅极驱动仅受LTC2063的净空限制。 在此设计中,典型值为3V,由LT1389的4.096V和M2的-1V典型VTH决定。
由于此电路的输出是电流,而不是电压,因此接地或导线偏移不会影响精度。 因此,在输出PMOS M1和RDRIVE之间可以使用较长的引线,从而使RSENSE能够位于感测电流附近,而RDRIVE靠近ADC和其他后续信号链级。 长引线的缺点是增加了EMI敏感性。 RDRIVE上的100nF C3在到达下一阶段的输入之前将有害的EMI分流。
速度限制
由于LTC2063的增益带宽积为20kHz,因此建议使用此电路测量20Hz或更慢的信号。 与负载并联的22μFC2将输出噪声滤波至1.5Hz,从而提高了准确度,并保护后续阶段不受突发电流浪涌的影响。 这种滤波的折衷是更长的建立时间,特别是在输入电流范围的最低端。
结论
LTC2063的超低输入失调电压,低IOFFSET和IBIAS以及轨到轨输入可在100μA至250mA的整个范围内提供精确的电流测量。 其最大电源电流为2μA,使其电路在大部分工作范围内的电源电流远低于280μA。 随着LTC2063的低电源电压要求,低电源电流允许从一个带有裕量的备用基准电压供电。