共模抑制比和增益误差可配置的电流检测放大器及方法与流程

文档序号:29633476发布日期:2022-04-13 16:33阅读:148来源:国知局
共模抑制比和增益误差可配置的电流检测放大器及方法与流程

1.本发明涉及一种电流检测放大器及方法,尤其是一种共模抑制比和增益误差可配置的电流检测放大器及方法。


背景技术:

2.电流检测放大器广泛应用于焊接设备、电脑、手机、电信设备、汽车用、电源管理、电池充电器等领域,通过监测电流大小和流动方向,可以更好地监视电动机扭矩、螺线管受力、led密度、太阳能电池受光量和电池电量等。
3.电流检测放大器可检测跨接在其差分输入端的精密“检流电阻”的很小电压,电流检测放大器的输入输入端接收差分输入电压,其输出为单端信号,且输出的单端信号并与差分输入电压精确地成正比关系。目前,对电流检测放大器的使用场景要求其具有精密的增益和较高的共模抑制比,这就要求电阻网络中电阻的比值很精确,但目前很难达到所需的精确水平,进而影响了电流检测放大器的使用和推广,难以满足实际应用的需求。


技术实现要素:

4.本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种共模抑制比和增益误差可配置的电流检测放大器及方法,其能同时配置电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差,提高电流检测放大器的适用范围,安全可靠。
5.按照本发明提供的技术方案,所述共模抑制比和增益误差可配置的电流检测放大器,包括高精度运算放大器u1、与所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的反相端电阻单元以及与所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的同相端电阻单元,所述反相端电阻单元包括电阻r1以及电阻r3,电阻r1的第一端接差分输入端inn,电阻r3的第一端与高精度运算放大器u1的输出端连接;同相端电阻单元包括电阻r2以及电阻r4,电阻r2的第一端接差分输入端inp,电阻r4的第一端接参考连接端ref;
6.还包括第一可配置电阻单元以及第二可配置电阻单元,其中,第一可配置电阻单元与电阻r1的第二端、高精度运算放大器u1的反相端以及电阻r3的第二端适配连接,第二可配置电阻单元与电阻r2的第二端、高精度运算放大器u1的同相端以及电阻r4的第二端适配连接;
7.第一可配置电阻单元包括第一电阻单元基准电阻部以及与所述第一电阻单元基准电阻部适配的第一开关阵列,其中,所述第一电阻单元基准电阻部包括若干第一电阻单元基准电阻,通过第一开关阵列配置所述第一电阻单元基准电阻部内第一电阻单元基准电阻与电阻r1、电阻r3以及高精度运算放大器u1反相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inn以及高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r1’,同时,得到与高精度运算放大器u1的输出端以及所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r3’,并将r3’/r1’设置为第一等效电阻参考比;
8.第二可配置电阻单元包括第二电阻单元基准电阻部以及与所述第二电阻单元基
准电阻部适配的第二开关阵列,其中,所述第二电阻单元基准电阻部包括若干第二电阻单元基准电阻,通过第二开关阵列配置所述第二电阻单元基准电阻部内第二配置基准电阻与电阻r2、电阻r4以及高精度运算放大器u1同相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inp以及高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r2’,同时,得到与参考连接端ref以及所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r4’,并将r4’/r2’设置为第二等效电阻参考比;
9.对电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差配置时,将第一开关阵列以及第二开关阵列分别配置处于相应的工作状态,使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,且第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配。
10.在配置电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差时,包括依次执行的共模抑制比初配置步骤、增益误差配置步骤以及共模抑制比终配置步骤;
11.执行共模抑制比初配置步骤,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配;
12.执行增益误差配置步骤时,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配;
13.执行共模抑制比终配置步骤时,仅配置第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配。
14.所述第一电阻单元基准电阻部包括第一电阻单元基准电阻r00,所述第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻r1的第二端连接,第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻radd的一端连接,电阻radd的另一端与电阻r3的第二端连接;
15.第一开关阵列包括m行依次连接配合的开关组,n=2
m-1,沿高精度运算放大器u1反相端指向第一可配置电阻单元的方向上,开关组的编号逐个增大,其中,编号为i行的开关组内具有2i个开关,且在第i行开关组内的开关,任意相邻的两个开关,所述两个开关的开关状态受两相不重叠的控制信号控制;;
16.位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻r1第二端间串接的n个第一电阻单元基准电阻,以及位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻radd之间串接的n个第一电阻单元基准电阻,任一第一电阻单元基准电阻的两端分布于第m行开关组内一开关的一端适配连接;
17.配置第一开关阵列m行开关组的开关阵列第一开关控制信息,以根据所配置开关阵列第一开关控制信息配置所述第一开关阵列内相应开关组的工作状态后,得到等效电阻r1’以及等效电阻r3’,其中,对于等效电阻r1’,为电阻r1以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成;对于等效电阻r3’,为电阻r3、电阻radd以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成。
18.电流检测放大器的目标增益误差为g时,则电阻radd的阻值为radd=(g-1)*r00*(n+1)。
19.还包括用于产生m行开关组开关控制信息的开关控制信息产生电路,所述开关控制信息产生电路包括依次连接的配置信号控制逻辑电路、移位寄存器、控制字烧写电路以及加法器,其中,通过加法器将开关阵列第一开关控制信息加载到第一开关阵列内,且通过
加法器将第二开关阵列内加载所需的开关阵列第二开关控制信息。
20.所述加法器包括开关阵列第一开关控制信息产生部以及开关阵列第二开关控制信息部,其中,开关阵列第一开关控制信息产生部包括第一加法单元,开关阵列第二开关控制信息部包括第二加法单元以及与所述第二加法单元适配的第三加法单元。
21.一种共模抑制比和增益误差可配置的方法,提供待配置的电流检测放大器,电流检测放大器包括高精度运算放大器u1、与所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的反相端电阻单元以及与所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的同相端电阻单元,所述反相端电阻单元包括电阻r1以及电阻r3,电阻r1的第一端接差分输入端inn,电阻r3的第一端与高精度运算放大器u1的输出端连接;同相端电阻单元包括电阻r2以及电阻r4,电阻r2的第一端接差分输入端inp,电阻r4的第一端接参考连接端ref;其特征是:
22.还包括第一可配置电阻单元以及第二可配置电阻单元,其中,第一可配置电阻单元与电阻r1的第二端、高精度运算放大器u1的反相端以及电阻r3的第二端适配连接,第二可配置电阻单元与电阻r2的第二端、高精度运算放大器u1的同相端以及电阻r4的第二端适配连接;
23.第一可配置电阻单元包括第一电阻单元基准电阻部以及与所述第一电阻单元基准电阻部适配的第一开关阵列,其中,所述第一电阻单元基准电阻部包括若干第一电阻单元基准电阻,通过第一开关阵列配置所述第一电阻单元基准电阻部内第一电阻单元基准电阻与电阻r1、电阻r3以及高精度运算放大器u1反相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inn以及高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r1’,同时,得到与高精度运算放大器u1的输出端以及所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r3’,并将r3’/r1’设置为第一等效电阻参考比;
24.第二可配置电阻单元包括第二电阻单元基准电阻部以及与所述第二电阻单元基准电阻部适配的第二开关阵列,其中,所述第二电阻单元基准电阻部包括若干第二电阻单元基准电阻,通过第二开关阵列配置所述第二电阻单元基准电阻部内第二配置基准电阻与电阻r2、电阻r4以及高精度运算放大器u1同相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inp以及高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r2’,同时,得到与参考连接端ref以及所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r4’,并将r4’/r2’设置为第二等效电阻参考比;
25.对电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差配置时,将第一开关阵列以及第二开关阵列分别配置处于相应的工作状态,使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,且第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配。
26.在配置电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差时,包括依次执行的共模抑制比初配置步骤、增益误差配置步骤以及共模抑制比终配置步骤;
27.执行共模抑制比初配置步骤,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配;
28.执行增益误差配置步骤时,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配;
29.执行共模抑制比终配置步骤时,仅配置第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配。
30.所述第一电阻单元基准电阻部包括第一电阻单元基准电阻r00,所述第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻r1的第二端连接,第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻radd的一端连接,电阻radd的另一端与电阻r3的第二端连接;
31.第一开关阵列包括m行依次连接配合的开关组,n=2
m-1,沿高精度运算放大器u1反相端指向第一可配置电阻单元的方向上,开关组的编号逐个增大,其中,编号为i行的开关组内具有2i个开关,且在第i行开关组内的开关,任意相邻的两个开关,所述两个开关的开关状态受两相不重叠的控制信号控制;;
32.位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻r1第二端间串接的n个第一电阻单元基准电阻,以及位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻radd之间串接的n个第一电阻单元基准电阻,任一第一电阻单元基准电阻的两端分布于第m行开关组内一开关的一端适配连接;
33.配置第一开关阵列m行开关组的开关阵列第一开关控制信息,以根据所配置开关阵列第一开关控制信息配置所述第一开关阵列内相应开关组的工作状态后,得到等效电阻r1’以及等效电阻r3’,其中,对于等效电阻r1’,为电阻r1以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成;对于等效电阻r3’,为电阻r3、电阻radd以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成。
34.还包括用于产生m行开关组开关控制信息的开关控制信息产生电路,所述开关控制信息产生电路包括依次连接的配置信号控制逻辑电路、移位寄存器、控制字烧写电路以及加法器,其中,通过加法器将开关阵列第一开关控制信息加载到第一开关阵列内,且通过加法器将第二开关阵列内加载所需的开关阵列第二开关控制信息。
35.本发明的优点:通过第一可配置电阻单元能得到与高精度运算放大器u1的反相端适配的等效电阻r1’以及等效电阻r3’,以能得到第一等效电阻参考比;通过第二可配置电阻单元能得到与高精度运算放大器u1的同相端适配的等效电阻r2’以及等效电阻r4’,以能得到第二等效电阻参考比;通过配置第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比,即第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,且第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配,从而实现同时配置电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差,提高电流检测放大器的适用范围,安全可靠。
附图说明
36.图1为本发明电路检测放大器的原理示意图。
37.图2为本发明第一可配置电阻单元与高精度运算放大器u1配合的示意图。
38.图3为本发明在配置时的流程图。
39.图4为本发明加法器的原理示意图。
40.附图标记说明:1-配置信号控制逻辑电路、2-移位寄存器、3-控制字烧写电路、4-加法器、5-第一可配置电阻单元、6-第二可配置电阻单元、7-第一加法单元、8-第二加法单元以及9-第三加法单元。
具体实施方式
41.下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
42.如图1所示:为了能同时配置电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差,提高电流检测放大器的适用范围,本发明包括高精度运算放大器u1、与所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的反相端电阻单元以及与所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的同相端电阻单元,所述反相端电阻单元包括电阻r1以及电阻r3,电阻r1的第一端接差分输入端inn,电阻r3的第一端与高精度运算放大器u1的输出端连接;同相端电阻单元包括电阻r2以及电阻r4,电阻r2的第一端接差分输入端inp,电阻r4的第一端接参考连接端ref;
43.还包括第一可配置电阻单元5以及第二可配置电阻单元6,其中,第一可配置电阻单元5与电阻r1的第二端、高精度运算放大器u1的反相端以及电阻r3的第二端适配连接,第二可配置电阻单元6与电阻r2的第二端、高精度运算放大器u1的同相端以及电阻r4的第二端适配连接;
44.第一可配置电阻单元5包括第一电阻单元基准电阻部以及与所述第一电阻单元基准电阻部适配的第一开关阵列,其中,所述第一电阻单元基准电阻部包括若干第一电阻单元基准电阻,通过第一开关阵列配置所述第一电阻单元基准电阻部内第一电阻单元基准电阻与电阻r1、电阻r3以及高精度运算放大器u1反相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inn以及高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r1’,同时,得到与高精度运算放大器u1的输出端以及所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r3’,并将r3’/r1’设置为第一等效电阻参考比;
45.第二可配置电阻单元6包括第二电阻单元基准电阻部以及与所述第二电阻单元基准电阻部适配的第二开关阵列,其中,所述第二电阻单元基准电阻部包括若干第二电阻单元基准电阻,通过第二开关阵列配置所述第二电阻单元基准电阻部内第二配置基准电阻与电阻r2、电阻r4以及高精度运算放大器u1同相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inp以及高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r2’,同时,得到与参考连接端ref以及所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r4’,并将r4’/r2’设置为第二等效电阻参考比;
46.对电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差配置时,将第一开关阵列以及第二开关阵列分别配置处于相应的工作状态,使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,且第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配。
47.具体地,电流检测放大器包括高精度运算放大器u1,高精度运算放大器u1具体可以采用现有常用的形式,一般地,高精度运算放大器u1的反相端与反相端电阻单元适配连接,高精度运算放大器u1的同相端与同相端电阻单元适配连接,其中,反相端电阻单元包括电阻r1以及电阻r3,同相端电阻单元包括电阻r2以及电阻r4,阻r1的第一端接差分输入端inn,电阻r3的第一端与高精度运算放大器u1的输出端连接;同相端电阻单元包括电阻r2以及电阻r4,电阻r2的第一端接差分输入端inp,电阻r4的第一端接参考连接端ref,通过参考连接端ref能提供电流检测放大器工作时所需的参考电压,所提供参考电压的作用以及方式均与现有相一致。
48.由背景技术说明可知,当r3/r1与r4/r2相等或接近相等时,则整个电流检测放大器具有较高的共模抑制比,而当r3/r1、r4/r2与目标增益误差相等或接近时,则整个电流检
测放大器具有增益误差与目标增益误差适配。但实际生产中,由于工艺等条件导致电阻r1~电阻r4相应的阻值会出现较大偏差,因此,整个电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差均与期望状态相差较大,限制了电流检测放大器的使用范围。
49.本发明实施例中,将第一可配置电阻单元5与电阻r1的第二端、高精度运算放大器u1的反相端以及电阻r3的第二端适配连接,同时,第二可配置电阻单元6与电阻r2的第二端、高精度运算放大器u1的同相端以及电阻r4的第二端适配连接,即利用第一可配置电阻单元5与电阻r1、电阻r3以及高精度运算放大器u1的反相端配合,利用第二可配置电阻单元6与电阻r2、电阻r4以及高精度运算放大器u1的同相端配合,以便对整个电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差配置。
50.具体地,对第一可配置电阻单元5,包括第一电阻单元基准电阻部以及与所述第一电阻单元基准电阻部适配的第一开关阵列,其中,所述第一电阻单元基准电阻部包括若干第一电阻单元基准电阻,其中,通过第一开关阵列实现配置所述第一电阻单元基准电阻部内第一电阻单元基准电阻与电阻r1、电阻r3以及高精度运算放大器u1反相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inn以及高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r1’,同时,得到与高精度运算放大器u1的输出端以及所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r3’,并将r3’/r1’设置为第一等效电阻参考比,即通过第一等效电阻参考比表征r3/r1的比值。
51.同理,对第二可配置电阻单元6,通过第二可配置电阻单元6内的第二开关阵列以及第二电阻单元基准电阻部,能得到与差分输入端inp以及高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r2’,同时,得到与参考连接端ref以及所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r4’,并将r4’/r2’设置为第二等效电阻参考比,即利用第二等效电阻参考比表征r4/r2的值。
52.具体实施时,可以根据需要配置第一开关阵列相应的工作状态,以能得到所需的第一等效电阻参考比,同时,配置第二开关阵列相应的工作状态,以能得到所需的第二等效电阻参考比。通过配置使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配时,则整个电流检测放大器具有较高的共模抑制比;而当第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配时,则能将整个电流检测放大器的增益误差配置后与目标增益误差匹配。
53.具体地,第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,具体是指第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比间相等或两者的差值位于一个允许的范围内,所允许的范围可以与电流检测放大器的应用场景等实际情况确定,为本技术领域人员所熟知。同理,第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配,具体是指,在确定第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配的情况下,第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比与目标增益误差相等或相应的差值位于一个允许的范围内,所允许的范围具体可以根据需要确定,为本技术领域人员所熟知,此处不再赘述。
54.如图3所示,在配置电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差时,包括依次执行的共模抑制比初配置步骤、增益误差配置步骤以及共模抑制比终配置步骤;
55.执行共模抑制比初配置步骤,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配;
56.执行增益误差配置步骤时,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配;
57.执行共模抑制比终配置步骤时,仅配置第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配。
58.具体地,由于可对电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差分别配置,根据共模抑制比、增益误差的特性,在具体配置时,需要依次执行共模抑制比初配置步骤、增益误差配置步骤以及共模抑制比终配置步骤。
59.具体实施时,执行共模抑制比初配置步骤,配置第一开关阵列以及第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,由上述说明可知,当第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配时,即实现了对电流检测放大器共模抑制比的初步配置。
60.对电流检测放大器的共模抑制比初步配置后,需要通过第一开关阵列以及第二开关阵列配置第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比具体比值,直至第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比与目标增益误差匹配,即实现电流检测放大器的增益误差配置。
61.本技术领域人员可知,共模抑制比配置调节的精度要大于增益误差配置调节的精度,而且电阻值变化对增益误差影响相对较小,因此,在对增益误差配置后,还需要执行共模抑制比终配置步骤。
62.具体实施时,执行共模抑制比终配置步骤时,保持增益误差配置时第一开关阵列的工作状态,仅配置第二开关阵列相应的工作状态,以使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,从而能进一步确保电流检测放大器具有较高的共模抑制比。
63.如图2所示,为本发明第一可配置电阻单元5与高精度运算放大器u1反相端、电阻r1以及电阻r3之间的连接配合的一种具体实施情况示意图,具体地,所述第一电阻单元基准电阻部包括第一电阻单元基准电阻r00,所述第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻r1的第二端连接,第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻radd的一端连接,电阻radd的另一端与电阻r3的第二端连接;
64.第一开关阵列包括m行依次连接配合的开关组,n=2
m-1,沿高精度运算放大器u1反相端指向第一可配置电阻单元5的方向上,开关组的编号逐个增大,其中,编号为i行的开关组内具有2i个开关,且在第i行开关组内的开关,任意相邻的两个开关,所述两个开关的开关状态受两相不重叠的控制信号控制;
65.位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻r1第二端间串接的n个第一电阻单元基准电阻,以及位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻radd之间串接的n个第一电阻单元基准电阻,任一第一电阻单元基准电阻的两端分布于第m行开关组内一开关的一端适配连接;
66.配置第一开关阵列m行开关组的开关阵列第一开关控制信息,以根据所配置开关阵列第一开关控制信息配置所述第一开关阵列内相应开关组的工作状态后,得到等效电阻r1’以及等效电阻r3’,其中,对于等效电阻r1’,为电阻r1以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成;对于等效电阻r3’,为电阻r3、电阻radd以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成。
67.具体地,在第一电阻单元基准电阻部内包括第一电阻单元基准电阻r00,第一电阻单元基准电阻r00通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻r1的第二端连接,n个依次串接的第一电阻单元基准电阻的阻值可与第一电阻单元基准电阻r00相同,第一电阻单元基准电阻r00的具体大小一般可由工艺精度等具体确定,一般地,电阻r3的阻值大于电阻r1的阻值,电阻r1的阻值大于第一电阻单元基准电阻r00的阻值。图2中,对与第一电阻单元基准电阻r00以及电阻r1第二端连接的n个依次串接的第一电阻单元基准电阻,具体分别为第一电阻单元基准电阻r11、第一电阻单元基准电阻r12,

,第一电阻单元基准电阻r1n,即n个串接的第一电阻单元基准电阻编号依次增大,第一电阻单元基准电阻r1n的一端与电阻r1的第二端连接,第一电阻单元基准电阻r1n的另一端与电阻r1n-1连接,第一电阻单元基准电阻r11的一端与第一电阻单元基准电阻r00的一端连接,第一电阻单元基准电阻r11的另一端与第一电阻单元基准电阻r12连接,具体串接方式以此类推,此处不再一一列举说明,即在确定n后,n个依次串接的第一电阻单元基准电阻即能随之确定。
68.同理,在第一电阻单元基准电阻r00与电阻r3之间,具体地,第一电阻单元基准电阻r00的另一端通过n个依次串接的第一电阻单元基准电阻与电阻radd的一端连接,电阻radd的另一端与电阻r3的第二端连接,其中,n个依次串接的第一电阻单元基准电阻,分别为第一电阻单元基准电阻r01、第一电阻单元基准电阻r02,

,第一电阻单元基准电阻r0n-1,第一电阻单元基准电阻r01、第一电阻单元基准电阻r02,

,第一电阻单元基准电阻r0n-1相应的阻值与第一电阻单元基准电阻r00的阻值相一致,第一电阻单元基准电阻r01的一端与第一电阻单元基准电阻r00的另一端连接,第一电阻单元基准电阻r01的另一端与第一电阻单元基准电阻r02的一端连接,其余的以此类推,直至第一电阻单元基准电阻r0n-1与电阻radd的一端连接,电阻radd的另一端与电阻r3的第二端连接。
69.具体实施时,电流检测放大器的目标增益误差为g时,则电阻radd的阻值为radd=(g-1)*r00*(n+1),即在目标增益误差g以及n确定后,即可得到电阻radd阻值大小。电阻radd由多个第一电阻单元基准电阻r00串联构成,具体可以根据需要选择;通过电阻radd能满足对增益误差配置的需求。
70.本发明实施例中,第一开关阵列包括m行依次连接配合的开关组,n=2
m-1,沿高精度运算放大器u1反相端指向第一可配置电阻单元5的方向上,开关组的编号逐个增大,其中,编号为i行的开关组内具有2i个开关。具体地,开关组内的开关可以采用现有常用的可控开关形式,如mosfet器件等,具体可以根据需要选择,i为1~m,当i为1时,即第一行的开关组内具有两个开关,如图2所示,随着开关组编号的增加,相邻开关组内开关的数量呈等比,如i为2时,第二行的开关组内具有四个开关。
71.图2中,具体地,位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻r1第二端间串接的n个第一电阻单元基准电阻,以及位于第一电阻单元基准电阻r00与电阻radd之间串接的n个第一电阻单元基准电阻,任一第一电阻单元基准电阻的两端分布于第m行开关组内一开关的一端适配连接。
72.在第i行开关组内的开关,任意相邻的两个开关,所述两个开关的开关状态受两相不重叠的控制信号控制,如一开关的开关状态受第一控制信号控制,另一开关的开关状态受第二控制信号控制,且第一控制信号与第二控制信号为两相不交叠的控制信号。图2中,沿电阻r1指向电阻r3的方向上,在同一开关组内第一控制信号与第二控制信号交替控制相
应的开关,每一开关组内的控制信号的具体情况与实际配置选择。图2中,对于第m行的开关组,bit1可以为第一控制信号,!bit1为第二控制信号;对第1行,则bitm可为第一控制信号,!bitm为第二控制信号,其余行开关组内的具体情况可以根据实际需要选择,此处不再一一列举说明。
73.具体实施时,在确定第一开关阵列的具体形式以及第一开关阵列与相应的第一电阻单元基准电阻间的配合时,可以设置配置第一开关阵列m行开关组的开关阵列第一开关控制信息,从而可根据所配置的开关控制信息得到等效电阻r1’以及等效电阻r3’,其中,对于等效电阻r1’,为电阻r1以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成;对于等效电阻r3’,为电阻r3、电阻radd以及由第一开关阵列配置第一电阻单元基准电阻部内相应接入高精度运算放大器u1反相端的第一电阻单元基准电阻配合形成。
74.此外,对于第二可配置电阻单元6,具体可以参考上述第一可配置电阻单元5的具体配置说明,即对第二可配置电阻单元6配置,通过第二可配置电阻单元6与电阻r2、高精度运算放大器u1的同相端以及电阻r4配合,具体得到等效电阻r2’、等效电阻r4’,并最终得到第二等效电阻参考比,具体情况此处不再赘述。
75.具体实施时,配置第一开关阵列的工作状态,得到第一等效电阻参考比,配置第二开关阵列的工作状态,得到第二等效电阻参考比后,可以对电流检测放大器加载相应的差分信号,并根据输出信号判断当前第一等效电阻参考比、第二等效电阻参考比是否能满足具体共模抑制比以及增益误差的具体配置需求,如不满足则继续调整第一开关阵列、第二开关阵列相应的工作状态,直至满足共模抑制比以及增益误差的具体配置需求为止。
76.当然,在具体实施时,第一可配置电阻单元5以及第二可配置电阻单元6还可以采用其他所需的形式,具体可以根据需要选择,以能满足得到上述第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比为准,此处不再一一列举说明。
77.进一步地,还包括用于产生m行开关组开关控制信息的开关控制信息产生电路,所述开关控制信息产生电路包括依次连接的配置信号控制逻辑电路1、移位寄存器2、控制字烧写电路3以及加法器4,其中,通过加法器4将开关阵列第一开关控制信息加载到第一开关阵列内,且通过加法器4将第二开关阵列内加载所需的开关阵列第二开关控制信息。
78.具体地,配置信号控制逻辑电路1、移位寄存器2、控制字烧写电路3以及加法器4均可以采用现有常用的形式,一般地,配置信号控制逻辑电路1、移位寄存器2、控制字烧写电路3、加法器4、第一可配置电阻单元5、第二可配置电阻单元6、电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电阻r4采用集成电路工艺集成,在集成后的电路上设置烧写控制pin端,所述烧写控制pin端与配置信号控制逻辑电路1连接。
79.具体实施时,通过配置信号控制逻辑电路1能接收烧写控制pin码,通过移位寄存器2进行移位寄存,通过控制字烧写电路3生成配置控制信号,将配置控制信号通过加法器4进行逻辑运算最后得出开关阵列第一开关控制信息以及开关阵列第二开关控制信息,利用开关阵列第一开关控制信息控制第一开关阵列内开关的开关状态,利用开关阵列第二开关控制信息控制第二开关阵列内开关的开关状态,并最终实现对电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差配置。
80.如图4所示,为加法器4的一种具体实施示意图,其中,所述加法器4包括开关阵列
第一开关控制信息产生部以及开关阵列第二开关控制信息部,其中,开关阵列第一开关控制信息产生部包括第一加法单元7,开关阵列第二开关控制信息部包括第二加法单元8以及与所述第二加法单元8适配的第三加法单元9。
81.具体地,由上述说明可知,配置共模抑制比以及增益误差时,需要依次执行的共模抑制比初配置步骤、增益误差配置步骤以及共模抑制比终配置步骤,其中,每一步骤产生单独的控制字信号,由加法器4将三个阶段的控制字信号相加得到实际的控制信号,即能得到开关阵列第一开关控制信息以及开关阵列第二开关控制信息。加法器4具体为带符号位的m位加法器。
82.执行共模抑制比初配置步骤时,使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比适配,从而实现共模抑制比的配置;执行增益误差配置步骤时,是在执行共模抑制比初步配置的基础上,将第一可配置电阻单元5、第二可配置电阻单元6分别接入高精度运算放大器u1反相端、同相端位置同时向左或向右移动,使得第一等效电阻参考比近似等于第二等效电阻参考比,且近似等于目标增益误差,实现增益误差的配置。执行共模抑制比终配置步骤时,保持执行增益误差配置步骤后第一可配置电阻单元5的状态,微调第二可配置电阻单元6与高精度运算放大器u1同相端、差分输入端inp以及参考连接端ref间相应的连接配合状态,以能提高第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比间的匹配精度。
83.图4中,d《1:2m》为执行的共模抑制比初配置步骤时的控制字信号,其中,d《1:m》加载到第一加法单元7的输入端,d《m+1:2m》加载到第二加法单元8的输入端。d《2m+1:3m》为执行增益误差配置步骤时的控制字信号,d《2m+1:3m》同时加载到第一加法单元7的输入端以及第二加法单元8的输入端,为使d《1:m》、d《m+1:2m》同时增加或减少量的控制字信号,具体增加或减少的情况与具体控制字信号的值相关,并经第一加法单元7、第二加法单元8的具体加法运算后输出。
84.d《3m+1:4m》为执行共模抑制比终配置步骤时的控制字信号;q1《1:m》为第一加法单元7输出的m位控制字信号,利用所述m位控制字信号能形成开关阵列第一开关控制信息。q2《1:m》为第三加法单元9输出的m位控制字信号,即通过第三加法单元9输出的m位控制字信号能得到开关阵列第二开关控制信息。q2”《1:m》为第二加法单元8输出m位控制字信号,第三加法单元9对q2”《1:m》以及d《3m+1:4m》进行加法运算后,输出m位控制字信号q2《1:m》。
85.由于共模抑制比的配置需要相对更加精确的,增益误差的配置精度要求较小,具体实施时,执行增益误差配置步骤时,可以不必使用m位控制字进行配置,进行加法运算时只需将空位补零即可,即d《2m+1:3m》可根据实际需要选择;同理,执行共模抑制比终配置步骤时,对第二可配置电阻单元6的调整也是小范围的,也可不必使用m位控制字进行配置,此时,d《3m+1:4m》可根据实际需要选择,具体实施时,以满足具体设计电路需求为准,为本技术领域人员所熟知,此处不再赘述。
86.d《1:z+1》(z为实际需要的总控制字位数,z《=3m),由d《1》对应的片选信号开始逐位通过配置信号控制逻辑电路1、移位寄存器2、控制字烧写电路3,d《z》为最后一位。当每一位控制字对应的片选信号没有来临之前,控制字被默认置为0,d《z+1》为修调锁定控制信号,即通过修调锁定控制信号能锁定对电流检测放大器配置的共模抑制比以及增益误差,具体修调锁定的方式以及过程与现有相一致,为本技术领域人员所熟知,此处不再赘述。
87.综上,可得共模抑制比和增益误差可配置的方法,提供待配置的电流检测放大器,
电流检测放大器包括高精度运算放大器u1、与所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的反相端电阻单元以及与所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的同相端电阻单元,所述反相端电阻单元包括电阻r1以及电阻r3,电阻r1的第一端接差分输入端inn,电阻r3的第一端与高精度运算放大器u1的输出端连接;同相端电阻单元包括电阻r2以及电阻r4,电阻r2的第一端接差分输入端inp,电阻r4的第一端接参考连接端ref;
88.还包括第一可配置电阻单元5以及第二可配置电阻单元6,其中,第一可配置电阻单元5与电阻r1的第二端、高精度运算放大器u1的反相端以及电阻r3的第二端适配连接,第二可配置电阻单元6与电阻r2的第二端、高精度运算放大器u1的同相端以及电阻r4的第二端适配连接;
89.第一可配置电阻单元5包括第一电阻单元基准电阻部以及与所述第一电阻单元基准电阻部适配的第一开关阵列,其中,所述第一电阻单元基准电阻部包括若干第一电阻单元基准电阻,通过第一开关阵列配置所述第一电阻单元基准电阻部内第一电阻单元基准电阻与电阻r1、电阻r3以及高精度运算放大器u1反相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inn以及高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r1’,同时,得到与高精度运算放大器u1的输出端以及所述高精度运算放大器u1反相端适配连接的等效电阻r3’,并将r3’/r1’设置为第一等效电阻参考比;
90.第二可配置电阻单元6包括第二电阻单元基准电阻部以及与所述第二电阻单元基准电阻部适配的第二开关阵列,其中,所述第二电阻单元基准电阻部包括若干第二电阻单元基准电阻,通过第二开关阵列配置所述第二电阻单元基准电阻部内第二配置基准电阻与电阻r2、电阻r4以及高精度运算放大器u1同相端相应的连接状态,以得到与差分输入端inp以及高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r2’,同时,得到与参考连接端ref以及所述高精度运算放大器u1同相端适配连接的等效电阻r4’,并将r4’/r2’设置为第二等效电阻参考比;
91.对电流检测放大器的共模抑制比以及增益误差配置时,将第一开关阵列以及第二开关阵列分别配置处于相应的工作状态,使得第一等效电阻参考比与第二等效电阻参考比匹配,且第一等效电阻参考比以及第二等效电阻参考比均与目标增益误差匹配。
92.具体地,第一可配置电阻单元5与高精度运算放大器u1的反相端、电阻r1以及电阻r3具体配合、第二可配置电阻单元6与高精度运算放大器u1的同相端、电阻r2以及电阻r4具体配合实现对共模抑制比、增益误差的具体配置方式以及过程均可以参考上述说明,此处不再赘述。
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