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随着功能安全要求日益受到重视，干货功改进系统诊断功能势在必行其中，电流电流测量便是测量诊断评估的一项重要内容要确定设计的测量精度，务必要了解误差源了解如何解读数据表对于计算高侧电流测量的提高精度非常重要此外，了解外部元件的安全影响对于获得正确的电流测量结果也至关重要。
。技术计算精度高侧电流检测实现在高侧配置中，干货功有两种常用的电流电流测量方法：使用差分运算放大器，如图 1 所示。测量
图 1. 用于高侧电流测量的提高运算放大器电路使用电流检测放大器，如图 2 所示。安全
图 2. 用于高侧电流测量的技术计算精度电流检测放大器电路这两种方法具有一些根本的区别，主要体现在电流检测放大器集成了增益电阻器网络，干货功而运算放大器则使用外部分立式电阻器作为其增益网络无论您使用哪种方案，电流基本系统传递函数都适用，如下方公式所示：。
其中y 是输出电压 (v_out)m 是系统增益，对于此系统为 r_shunt×gg 是为大多数电流检测放大器预定义的，而对于运算放大器，则为 r_f/r_ix 是输入电流 (i)b 是系统的失调电压如果系统测量双向电流，当输入电流为零时，b 是输出电压。
如果单向测量，b 在 0a 下的理想电压为 0v，但它可能会受到放大器输出摆幅规格的限制对于运算放大器和电流检测放大器，v_offset 通常是以输入为参考规格因此，b 实际上还需要考虑系统的增益电流测量的传递方程可改写为下方公式：
基于此基本传递函数，有两种误差类型：增益和失调电压增益误差系统增益误差有两个主要来源：分流电阻器和放大器增益分流电阻器误差对于运算放大器或电流检测放大器是常见的，通过查看电阻器规格表很容易确定，而放大器的增益误差则取决于选择的放大器方案。
对于差分运算放大器方案，如前所述，增益是两个电阻器的比率，即 r_f/r_i要计算误差，需查看电阻器的数据表典型分立增益网络电阻器的容差为 0.5%、100ppm/°c要计算此比率的上限误差，需假设一个电阻处于极大值，而另一个电阻处于极小值。
这会在室温下产生 1% 的误差，并且由于假设会发生反向漂移，因此在 125°c 下为 3%对于电流检测放大器，增益误差通常列在数据表中图 3 显示了德州仪器 (ti) ina186-q1 的增益误差可以看到，室温下的增益误差为 1.0%。
温漂为 10ppm/°c 时，125°c 下的增益误差为 1.1%
图 3. ina186-q1 增益误差和增益误差漂移规格数据表这是 ti 电流检测放大器的一个主要优势：精度匹配的集成增益网络可更大限度地减少温漂效应对于运算放大器电路，您可以使用精度匹配的电阻器网络，但它们会显著提高方案成本。
偏移误差如上所述，输出失调电压必须包括增益。由于失调电压通常指定为以输入为参考，因此可按如下所示计算失调电压误差：
可以看出，当 v_shunt (ixr_shunt) 接近失调电压值时，失调电压误差很重要，并且随着电流变为 0，失调电压误差将接近无穷大相反，如果 v_shunt >> v_(total offset)，那么此误差项将接近 0。
总输入参考失调电压具有三个主要组成部分：放大器 v_offset 规格和漂移共模抑制比 (cmrr)电源抑制比 (psrr)由于放大器的 v_offset 通常在固定共模电压和电源电压下指定，因此 cmrr 和 psrr 也是造成失调电压误差的因素。
图 4 显示了 ina186-q1 的固定值，图 5 显示了常用运算放大器 ti tlv2186 的固定值。
图 4. ina186-q1 在固定共模电压和电源电压规格下的 cmrr 和 psrr 数据表
图 5. tlv2186 在固定共模电压和电源电压规格下的 cmrr 和 psrr 数据表数据表中电流检测放大器的 v_offset 指定方式与运算放大器不同具体而言，电流检测放大器失调电压包括集成电阻器网络的影响，而运算放大器v_offset 仅适用于器件。
运算放大器方案中的总失调电压需要将外部电阻器的影响考虑在内由于电流从共模电压流经外部电阻器，因此可将外部电阻器视为导致共模抑制误差的原因假设所有四个增益电阻器具有相同的容差，根据公式，电路的增益和电阻器的容差将确定“电阻器 cmrr”：。
图 6 所示为不同增益和电阻器容差下计算出的电阻器 cmrr（以分贝为单位），您可从中看到不同增益和电阻器容差所产生的影响。
图 6. 在三种不同增益配置、不同电阻容差下计算出的 cmrr 值对于电流检测放大器，只需将 cmrr 和 psrr 的影响添加到器件的失调电压规格中，即可计算出总输入失调电压通常会在整个温度范围内指定 cmrr 和 psrr；因此，任何漂移影响都已考虑在内。
但是，计算不同温度下的误差时必须考虑温漂总误差理论上，极坏情况下的总误差只是各个误差项的总和。从统计学角度讲，所有误差同时发生的这种情况不太可能发生。因此，使用平方和根方法计算一阶总误差：
图 7 列出了使用 ina186-q1 和 tlv2186 且增益为 20 时的关键性能指标。
图 7. 使用 ina186-q1 或 tlv2186 实现高侧电流测量应用的关键性能指标图 8 展示了两种方案使用 10mω、0.5%、50ppm/°c r_shunt 分别在室温和 125°c 时用误差公式计算得出的以下误差曲线。
图 8. 高侧电流测量方案结合使用 ina186-q1 或 tlv2186 以及 10mω、0.5%、50ppm/°c r_shunt 时的平方和根误差曲线从图 7 和图 8 中可以看出，外部增益电阻器是分立式方案的主要误差源，在温度变化时尤为明显。
校准可以更大限度地降低室温下的失调电压误差，但温漂不容易校准总结通过增加可实现的设计裕度，提高电流检测方案的精度可以提高系统的诊断能力但与任何电子系统一样，提高精度通常需要增加系统成本通过了解不同工作条件下的误差源及其影响，您能够在成本和精度之间做出适当的权衡。
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