由于多種不同的原因,可能需要在電流檢測放大器 (CSA) 的輸入或輸出端進行濾波。今天,我們將重點談談在使用真正小的分流電阻(在1 m? 以下)時,用 NCS21xR 和 NCS199AxR 電流檢測放大器實現濾波電路。低于1 m? 的分流電阻具有并聯電感,在電流檢測線上會引起尖峰瞬態事件,從而使 CSA 前端過載。我們來談談濾除這些特定的尖峰瞬態事件的主要考慮因素。
在某些應用中,被測量的電流可能具有固有噪聲。在有噪聲信號的情況下,電流檢測放大器輸出后的濾波通常更簡單,特別是當放大器輸出連接到高阻抗電路時。放大器輸出節點在為濾波器選擇組件時提供了最大的自由度,并且實現起來非常簡單,盡管它可能需要后續的緩沖。
當分流電阻值減小時,并聯電感對頻率響應有顯著影響。在小于1 m? 的情況下,并聯電感產生傳遞函數中的零點,通常導致在100 kHz 的低頻率下產生拐角頻率。這種電感增加了電流檢測線路上高頻尖峰瞬態事件的幅值,從而使任何并聯電流檢測集成電路 (IC) 的前端過載。這個問題必須通過在放大器輸入端進行濾波來解決。請注意,無論制造商如何聲稱,所有電流檢測 IC 都容易受到此問題的影響。即使尖峰頻率高于器件的額定帶寬,也需要在器件的輸入端進行濾波以解決此問題。
其他應用,如 DC-DC 轉換器和電源應用也可能需要在電流檢測放大器的輸入端進行濾波。圖1所示為建議的輸入濾波原理圖。
圖1.輸入濾波補償小于1 m?的分流電阻的并聯電感,以及任何應用中的高頻噪聲
由于濾波電阻的增加電阻和它們之間的相關電阻失配會對增益、共模抑制比 (CMRR) 和 VOS 產生不利影響,所以輸入濾波是復雜的。對 VOS 的影響部分還歸咎于輸入偏置電流。因此,輸入電阻值應限制在10 Ω 以下。至少,選擇電容器以精確地匹配分流電阻器及其電感的時間常數;或者,選擇電容器以提供低于該點的極點。
使輸入濾波器時間常數等于或大于并聯電阻及其電感時間常數:
這簡化為基于使用10 ? 電阻來確定每個 RFILT 的 CFILT 值:
如果主要目的是濾除高頻噪聲,則應將電容器增加至提供所需濾波的值。
例如,100 kHz 的濾波頻率需要一個80 nF 電容。該電容器可以有一個低額定電壓值,但應具有良好的高頻特性。所需的電容器值可通過下面的公式計算:
瞬態抑制
在瞬態共模電壓大于30伏特 (V) 的應用中,需要瞬態抑制電路。有關如何設計瞬態抑制電路的詳細信息,請參閱 NCS21xR 數據表中的基本連接應用注釋。
濾波并不總是必需的,具有最小的動態變化電流的電池供電的直流電路將是一個例子。大的、復雜的系統可能有高速變化的供電電流或電壓 (例如服務器、計算機),往往需要濾波以提供干凈的信號,以進行電流控制、測量和分析。
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原文標題:電流檢測放大器輸入和輸出濾波
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