这里的模拟乘法器不仅仅提供功率测量,还可提供其他用途。如果其外部输入没有连接到负载电压,也可以把它连接到ADC的基准电压。这种情况下,乘法器将不再测量功率,而是把电流检测放大器的输出电压与ADC的基准电压相关联。
图2说明了这种用法,高边电流检测放大器测量电池的充电电流。电压输出(POUT)加到输入范围为0V~VREF的16位ADC。这里,外部稳压源提供VREF,电压范围:1.2~3.8V(该例中为 3.8V)。乘法器的输入范围是0~1V,可以把3.8V基准电压通过R1/R2分压实现。假设R2=1kΩ,R1=2.8kΩ,则VREF=1V。MAX4211的增益为25,则电压测量范围为:0~150mV,输出电压(对POUT和IOUT)范围为0~3.75V(与流入负载的电流成正比)。
利用电流检测放大器的POUT作为输出,而不是IOUT,其优点是:加到ADC的信号(正比于负载电流)可以通过VREF降下来。用POUT作为输出,降低了对基准电压精度的要求,因为ADC的数字输出取决于输入电压与基准电压(代表满量程值)的比。因为POUT是基准电压VREF的函数,“VREF”比消除了基准对ADC测量精度的影响,理论上与基准电压及其精度无关。但是,如果把IOUT接ADC,基准上的任何误差都将影响到输出。
式(1)和式(2)分别给出了POUT和IOUT与ADC输入/满量程范围的比值,由此解释了上述结论。
POUT/VREF=ILOAD×RSENSE×25×VREF×R2/(R1+R2)/VREF=ILOAD×RSENSE×25×R2/(R1+R2) 式(1)
IOUT/VREF=ILOAD×RSENSE×25/VREF 式(2)
从式(1)可以看出,由POUT输出,ADC精度将与VREF精度无关;而从IOUT输出,将产生一个与VREF成反比的误差。
图2 利用检流放大器(MAX4211)和带外部基准的ADC测量电池充电电流
图2的整体精度取决于很多因素:电阻精度、放大器增益误差、电压失调、偏置电流、基准电压的精度、ADC误差以及上述参数的温漂。另外,图2给出了提高系统精度的解决方案,从中可以看出利用模拟乘法器和检流放大器可以消除误差源之一(基准电压误差)。VREF的精度至少与以下三个因素有关:初始误差(标称值的百分比)、VREF随负载的变化、VREF随温度的变化。
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