低邊與高邊電流檢測

注意，A1的輸入失調(diào)電壓毫無衰減地出現(xiàn)在輸出端，并送入增益為250倍的放大器A2的輸入端。因?yàn)檫@些失調(diào)電壓與檢測信號(hào)無關(guān)，將疊加到A2輸入的均方根值（RSS）內(nèi)，產(chǎn)生等效失調(diào)電壓。假設(shè)兩個(gè)運(yùn)放都有1mV的輸入失調(diào)，等效失調(diào)為
(VOS-EQ)2=(VOS_A1)2+(VOS_A2)2
其中，VOS_A1和VOS_A2是A1和A2的輸入失調(diào)電壓。

因此，以上架構(gòu)在A2輸出端產(chǎn)生的誤差電壓為250×1.4mV=350mV，這只是輸入失調(diào)的影響。運(yùn)放的失調(diào)電壓將造成14％的系統(tǒng)誤差。

電阻不匹配對CMRR的影響
第二個(gè)主要的誤差源源于運(yùn)放A1的電阻臂公差。A1的CMRR主要取決于R2/R1和R4/R3。即使兩個(gè)電阻臂的誤差為1％，但仍會(huì)產(chǎn)生90μV/V的輸出共模增益。利用1％公差的電阻，電阻臂的比例變化也會(huì)達(dá)到±2%，在最差工作條件下，將會(huì)產(chǎn)生3.6mV/V的共模電壓誤差。因此，對于10V的輸入共模電壓，在A1輸出端可能產(chǎn)生高達(dá)36mV的誤差（電阻臂1％的比例變化會(huì)產(chǎn)生0.9mV的誤差）。36mV的誤差顯然是無法接受的，它會(huì)造成增益為250倍的A2進(jìn)入飽和狀態(tài)。1％電阻臂變化可能產(chǎn)生的放大后的誤差電壓為0.9mV×250=225mV。

總誤差
總誤差包括：A1輸入失調(diào)電壓的RSS、A2輸入失調(diào)電壓以及由于電阻誤差造成的輸出誤差電壓。如上所示，1％的電阻公差加上10V的共模變化，在最差條件下可能造成36mV誤差?？傆?jì)RSS輸入誤差電壓為
(VTOTAL_OS)2=(VOS_A1)2+(VOS_A2)2 +(VOS_MISMATCH)2

其中，VOS_A1和VOS_A2是A1和A2的輸入失調(diào)電壓，VOS_MISMATCH是1％電阻臂變化引起的輸入誤差電壓。

即使不考慮溫度變化的影響，A1和A2放大器的輸入失調(diào)電壓以及1％電阻臂不匹配所產(chǎn)生的總誤差也會(huì)導(dǎo)致高達(dá)1.67mV×250=417.5mV的誤差，是滿量程輸出的16.7％。另外，對于417.5mV的誤差電壓，等效于417.5mV/25=16.7mV的輸入失調(diào)誤差，這也是設(shè)計(jì)中無法接受的。

總誤差可以通過使用高精度電阻(0.1%)或有失調(diào)電壓更低的放大器得以改善。但這將進(jìn)一步增加了外部元件，提高系統(tǒng)成本。

注意，即使沒有負(fù)載的情況下，分壓電阻R4/R3和R2/R1仍然提供了一條對地的供電電流通路。這一低共模電阻對地通路將對電池供電產(chǎn)品造成很大影響，電阻的漏電流會(huì)迅速消耗電池能量。

圖4 集成高邊電流檢測放大器的基本架構(gòu)

專用高邊檢流放大器
實(shí)際應(yīng)用不僅需要在高共模電壓下檢測信號(hào)，而且還要求非常好的CMRR和低輸入失調(diào)電壓。圖4是常見的集成高邊檢流放大器（CSA），集成在很小的封裝內(nèi)，從而大大縮小了電路板尺寸。采用高壓工藝制造這類IC，使其能夠處理高達(dá)80V甚至以上的共模電壓，即使在電源電壓低至2.8V的情況下。

在圖4電路中，電流流過檢測電阻時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)小的差分電壓，加到增益電阻RG1上。該電流（與檢測電壓成正比）為鏡像電流，提供一個(gè)以地為參考的輸出電流，從高邊產(chǎn)生所要求的電位差。該電流輸出通過一個(gè)電阻或電壓緩沖器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。