1 前言

大家好，我是硬件花園！

分享一下我在分析該電路中犯的一個太教條的錯誤。

2 正文

2.1 設計目標

設計一款電流檢測電路，能夠檢測50mA~1A之間的負載電流，并將其轉換為0.25V至5V的輸出電壓。單電源供電，高側、低成本。

高側檢測使系統能夠識別接地短路，并且不會對負載造成接地干擾。 2.2 設計說明

直流共模抑制比(CMRR) 性能取決于增益設置電阻器R2-R5的匹配情況。

增大分流電阻器R1的值會增加功耗。

確保共模電壓Vcm處于放大器的線性輸入運行區域內。

共模電壓由R2、R3和總線電壓構成的電阻分壓器設置。

根據電阻分壓器確定的共模電壓，此應用可能不需要軌至軌輸入(RRI) 放大器。

與反饋電阻器R5并聯放置的電容器將限制帶寬、提高穩定性并有助于降低噪聲。

在線性輸出運行區域內使用運算放大器。通常在AOL開環增益的測試條件下指定線性輸出擺幅。

2.3 設計步驟

1. 計算電路的傳遞函數

（柱哥就在計算傳遞函數的時候犯了一個錯誤，文末有推導的手稿！）

我最開始采用的思路，是通過列A點和B點的節點電流方程和電壓方程，進行推導。

流過R1、R2、R3、R4、R5電阻的電流分別記作i1、i2、i3、i4、i5。流入A點的電流為icc。通過上圖可以較容易的列出以下關系式：

icc = i1+ i2;

i1= Iin+ i4;

i+ = i- =0;

i2= i3;

i4=i5;

傳遞函數A=Vo/Vin；那么還需要找到Vo與Vin的關系式，

Vo=V-+i5*R5;

V+=i3*R3；

VA=V++ i2*R2;

VB=V- + i4*R4；

VB=VA+i1*R1;VB=VA+Iin*R1+i4*R1

Vo=VB-i4*R4 +i5*R5=VA+Iin*R1+i4*R1-i4*R4+i4*R5;

如果聯立上面的一堆關系式，發現很不容易消掉一些變量。

上面的推理過程，其實犯了一個錯誤，或者說忽略掉一個很重要的事實。

那就是R1<

基于上述事實，易得以下關系式

令R3=R5；R2=R4；則

聯立以上關系式，求得傳遞函數

滑動查看 附：式1，特別需要注意，要加上Vo；原因是把Vo當作參考地，那么就需要加上VO；否則計算結果就會出錯。

另外，式1的關系，還可以用以下表達，

整理后得，

再結合式4和式5，

再將式3代入式9，也能夠得到式6的結果。

滑動查看 經過上述一番推導，我深刻體會到"紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行！"老嚼別人嚼過的口香糖，那肯定是索然無味的！

2. 計算最大分流電阻。將最大分流電壓設置為100mV。

3. 計算增益以設置最大輸出擺幅范圍。

4. 計算增益設置電阻器以設置步驟3 中計算的增益。 選擇 R2 =R4= 1.01kΩ（標準值），

5. 計算放大器的共模電壓以確保以線性模式運行。

6. 截止頻率上限(fH) 取決于此電路的同相增益（噪聲增益）和運算放大器的增益帶寬(GBW)。

3 設計仿真

仿真環境：TINA-TISPICE仿真文件：SBOMAV4。（關注公眾號后回復'高側電流檢測電路'，獲取下載鏈接！） 3.1 直流仿真結果

3.2 交流仿真結果

以下圖片，描述我當時推導傳遞函數時，思路的混亂

審核編輯：湯梓紅