Wenn Sie eine Dosenlösung wünschen, können Sie einen "Stromerfassungsverstärker" verwenden. Dies ist der Name der Kategorie, in die Sie sich bei Ihrem bevorzugten Lieferanten vertiefen sollten.
Diese Verstärker zeichnen sich durch die üblichen Parameter aus: Offset, Bandbreite, akzeptabler Gleichtaktbereich usw. Überprüfen Sie dies unbedingt. Darüber hinaus verfügen sie über zusätzliche Funktionen.
Sie arbeiten mit einer Quelle mit niedriger Impedanz (normalerweise einem Stromshunt), sodass die Auswirkungen des Ungleichgewichts der Quellenimpedanz auf das CMRR aufgrund der hohen Impedanz der Quelle auf das CMRR vernachlässigt werden können. Dies ermöglicht eine Schaltung, die einfacher und billiger als ein Instrumentenverstärker ist. Ein wichtiger Punkt ist, dass ein Stromerfassungsverstärker normalerweise eine winzige Spannung auf der hohen Seite (an einem Shunt im Netzteil) bei einer Spannung erfassen kann, die above sein eigenes Netzteil aufweist. Einige können auch mit großen negativen gemeinsamen Mods spüren. Einige erfassen Strom nur bei einer Polarität, andere bei beiden Polaritäten. Überprüfen Sie also die technischen Daten.
Wenn Sie beispielsweise eine 3,3-V-Versorgung für Ihren ADC haben, können Sie den MAX4378 über + 3V3 mit Strom versorgen und den Strom in einer 24-V-Versorgung erfassen.
Hier ist eine: MAX4376, aber es gibt viele.
Für einen High-Side-Shunt können Sie auch einen Operationsverstärker verwenden, der als Differenzverstärker verdrahtet ist. Wenn Sie jedoch eine hohe Verstärkung wünschen, bedeutet der akzeptable Gleichtaktbereich dieser Schaltung, dass hierfür ein Rail-to-Rail-Eingang erforderlich ist opamp angetrieben von der Schiene, die Sie spüren möchten. Außerdem bezieht sich der Ausgang auf die Stromschiene, nicht auf Masse, was unpraktisch und unidirektional ist. Ein Dosenstrom-Amp-Chip ist viel einfacher zu verwenden.
Nun, wenn Sie eine diskrete Schaltung wollen (da Sie diskrete Transistoren erwähnen ...)
Man könnte einen diskreten Operationsverstärker mit niedrigem Offset verwenden, um die Spehro-Schaltung zu implementieren. Dies würde angepasste Transistoren wie DMMT3904 erfordern. Der Gleichtakt des Eingangs muss die positive Schiene enthalten, was bedeutet, dass ein Darlington ein wenig Spannungsspielraum hinzufügt, um eine Sättigung der BJTs im Stromspiegel- und Differentialpaar zu vermeiden.
Dies ist eine interessante Schaltung (Verstärkung ist R6 / R2), aber im Vergleich zu einem SOT23-Fertigverstärker ziemlich kompliziert.
Eine andere grobe Schaltung könnte diese sein. Sein Ausgang bezieht sich auf Masse, aber es gibt eine ungünstige DC-Offset-Spannung bei Nullstrom. Dies könnte von Vorteil sein, da es bedeutet, dass Strom in beide Richtungen erfasst werden kann, aber Sie müssen den Offset irgendwie kalibrieren.
Dieser hat einen Differenzausgang mit einem Gleichtakt, den Sie auswählen können. Wenn Sie einen Single-Ended-Ground-Referenz-Ausgang benötigen, ist ein zusätzlicher Operationsverstärker erforderlich.
Beachten Sie, dass der Versatz all dieser Schaltungen von der Anpassung zwischen den Transistoren im Differentialpaar abhängt. Sie können immer einen DMMT3904 verwenden, der meiner Meinung nach für einen 1-mV-Offset ausgelegt ist, aber das ist nicht so gut wie ein anständiger Stromerfassungsverstärker.
Die Linearität sollte für die erste gut sein (es ist ein Opamp mit Feedback). Die anderen verwenden kein Feedback, daher sind sie etwas weniger linear, aber sie sind viel einfacher.
BEARBEITEN:
Die letzten beiden Schaltkreise nutzen die Tatsache aus, dass das zu verstärkende Signal auf dem Shunt-Widerstand mit niedrigem Wert mit einer sehr niedrigen Impedanz dargestellt wird. Dies bedeutet, dass wir anstelle von Transistorbasen als Eingang die Emitter verwenden können ... denn wie Sie Ich weiß, dass der Emitter ein Ausgang ist, aber er ist auch ein Eingang mit niedriger Impedanz!
Dies ist nicht wirklich ein Operationsverstärker, sondern eine einfache Rückkopplungsschaltung mit einem Differenzeingangspaar Q6, Q7, das über Q5 vorgespannt ist. Der Stromspiegel Q8, Q9 leitet den Ausgangsstrom des Diff-Paares in Q10. Es wird versucht, die Spannung an den Q6- und Q7-Emittern gleich zu halten, indem über Q10 ein kleiner Einstellstrom eingespeist wird, der die Q7-Emitterspannung so ändert, dass sie der Q6-Emitterspannung entspricht. Dieser Strom ist also proportional zu der am Shunt gemessenen Spannung, und da dieser Strom über R8 erzeugt wird, wird an R8 eine verstärkte Ausgangsspannung ausgegeben.
Erwarten Sie auch hier keine Wunder hinsichtlich Genauigkeit oder Offset-Spannung, aber es ist eine viel einfachere Version des ersten Schaltplans und einer ähnlichen Leistung.
