在本系列文章的第一部分,，我們討論了直流增益中偏移電壓(VOS)和偏移電壓漂移(TCVOS)的結(jié)構(gòu),，以及如何選擇具有理想精確度的毫微功耗運(yùn)算放大器（op amp），從而使放大后低頻信號(hào)路徑中誤差最小化,。在第二部分中,，我們將回顧電流感應(yīng)的一些基礎(chǔ)知識(shí)，并介紹如何在提供精確讀數(shù)的同時(shí),，利用運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功耗最小化,。
電流感應(yīng)
設(shè)計(jì)者通過(guò)將一個(gè)非常小的“分流”電阻串聯(lián)在負(fù)載上，在兩者之間設(shè)置一個(gè)電流感應(yīng)放大器或運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)用于系統(tǒng)保護(hù)和監(jiān)測(cè)的電流感應(yīng),。雖然專(zhuān)用的電流感應(yīng)放大器能夠發(fā)揮十分出色的電流感應(yīng)作用,，但如果特別注重功耗的情況下，精密的毫微功耗運(yùn)算放大器則是理想的選擇,。
有兩個(gè)位置可以根據(jù)負(fù)載放置分流電阻：負(fù)載與電源之間（圖1）,，或者負(fù)載與接地之間（圖2）。
圖1：高側(cè)電流感應(yīng)
圖2：低側(cè)電流感應(yīng)
在這兩種情況下,，為了利用已知阻值的電阻來(lái)感應(yīng)電流,，通過(guò)運(yùn)算放大器來(lái)測(cè)量分流電阻兩端的電壓。運(yùn)用歐姆定律（公式1）,，可以確定電流消耗：
其中 V 表示電壓,，I 表示電流，R 表示電阻,。
選擇分流電阻和運(yùn)算放大器,，這樣它們對(duì)電路的性能影響最小。在選擇電阻時(shí),，根據(jù)以下兩個(gè)條件選用低值電阻：
盡量將電阻兩端的壓降保持在低水平,，使負(fù)載的負(fù)極在低側(cè)感應(yīng)時(shí)盡可能靠近接地，或者在高側(cè)感應(yīng)時(shí)盡可能靠近電源,。
保持低功耗,。從公式2可以看出，由于你要測(cè)量的是電流,，因此它是一個(gè)自變量,，所以電阻應(yīng)盡可能小：
這里要說(shuō)明一點(diǎn)：由于你要測(cè)量電流而不是讓電流最小化（如我再第一部分中所做的）,，所以你必須將電阻值最小化,，才能讓功耗最小化—這與DC增益配置中功耗管理的思路相反。
超低功耗電流測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電源,、手機(jī)等終端設(shè)備的電池充電和監(jiān)測(cè),，也可以用于保證工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的正常運(yùn)行。
那么在選擇電阻值時(shí),，可以壓到多低呢？簡(jiǎn)單地說(shuō),，電阻兩端的壓降應(yīng)當(dāng)大于你所用運(yùn)算放大器的偏移電壓,。
示例
假設(shè)你要進(jìn)行低側(cè)差動(dòng)電流測(cè)量（圖3），以確保系統(tǒng)中不存在短路和開(kāi)路,。為了簡(jiǎn)易起見(jiàn),，本示例選用簡(jiǎn)單的數(shù)字，忽略諸如電阻容差之類(lèi)的參數(shù),。
圖3：低側(cè)差動(dòng)電流測(cè)量
電源電壓為3.3V,。在正確操作的情況下,，系統(tǒng)得出最大電流值為10mA；你不想要有效接地,，使負(fù)載高于100?V,。你首先要明白一點(diǎn)，分流電阻的壓降（由于電流）必須小于或等于100?V,。
如果你使用公式3來(lái)確定最大分流電阻：
則有效接地為100?V,，如公式4所示：
您必須選用運(yùn)算放大器，它能夠檢測(cè)到這種壓降的變化,，表明是否存在故障,。由于系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在其典型值±10%范圍內(nèi),。當(dāng)電流變化至少10%時(shí),，運(yùn)算放大器就可以檢測(cè)出感應(yīng)電阻兩端的電壓變化。
如果存在故障（如：開(kāi)路,，低電流導(dǎo)致的欠壓,，高電流導(dǎo)致的短路或掉電），公式5表示電流的變化（IΔ）：
公式6計(jì)算出VSHUNT壓降的變化：
在這個(gè)例子中,，我會(huì)選擇LPV821零漂移毫微功耗放大器,。其零漂移技術(shù)可實(shí)現(xiàn)僅10?V的最大偏移電壓，從而檢測(cè)到故障情況,。零漂移運(yùn)算放大器是高精度（＜100?V）測(cè)量的理想選擇,。此外，LPV821也是一種毫微功耗放大器,，你可以讓它一直處于開(kāi)啟狀態(tài),，持續(xù)準(zhǔn)確地感測(cè)電流，對(duì)系統(tǒng)功率預(yù)算的影響很小,。
感謝閱讀“如何以毫微功耗運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量”系列的第二部分,。我們希望這一系列文章能夠?yàn)槟闾峁┮恍╆P(guān)于在直流增益和低側(cè)電流傳感應(yīng)用中使用毫微功耗零漂移運(yùn)算放大器的益處的見(jiàn)解。如果你對(duì)精密測(cè)量存在疑問(wèn),，請(qǐng)注冊(cè)并留言,，或訪問(wèn)TI E2E中文社區(qū)放大器論壇。
其它資源
下載 LPV821 的數(shù)據(jù)表,。
閱讀如下TI技術(shù)說(shuō)明,，了解運(yùn)算放大器在電流感應(yīng)應(yīng)用中的更多配置或了解毫微功率預(yù)算的設(shè)計(jì)：
“在便攜應(yīng)用中使用毫微功耗零漂移放大器監(jiān)控電池電壓和電流的優(yōu)勢(shì)?！?/p>
“非中性電燈開(kāi)關(guān)的電流感應(yīng),。
“采用毫微功耗運(yùn)算放大器簡(jiǎn)化功耗敏感型工業(yè)分析系統(tǒng)的測(cè)量方式。”
查看所有的 TI放大器器件,。