本文用一個(gè)具體的例子比較在電壓軌上完成電流檢測的幾種不同方法。DY種方法是使用帶分立電阻器的單運放差分放大器；第二種方法是用V 而不是地作為參考軌；第三種方法在IC解決方案中很常見(jiàn)，在這種方案中，晶體管和運算放大器一起工作，以接地參考電流測量。

作為EDN“設計實(shí)例”欄目的編輯，我會(huì )面對很多設計投稿，有好的，也有不太好的。Z近因種種原因棄掉的一篇文章講到的高端電流檢測電路，實(shí)現起來(lái)就有諸多問(wèn)題。這讓我想到了在電壓軌上實(shí)現電流檢測的不同方法。

絕大多數直流電流檢測電路的HX設計思路，是從供電線(xiàn)路中的電阻下手（盡管磁場(chǎng)感應是個(gè)好選擇，尤其是在電流較高的情況下）。人們只需簡(jiǎn)單地測量電阻兩端的電壓降，并根據需要調節阻值來(lái)讀取電流（E = I?R，如果不包含這個(gè)，有人會(huì )抱怨）。如果檢測電阻在接地支路上，那么方案就是個(gè)簡(jiǎn)單的運放電路。一切都以地為參考，只需特別注意接地布局中的小電壓降就行了。

但通常SX方法是將檢測電阻置于電源線(xiàn)中。為什么？因為接地可能不可行（例如，通過(guò)底盤(pán)接地汽車(chē)電子產(chǎn)品），或者你可能不希望設備接地與供電接地不同（這可能導致接地環(huán)路和其它問(wèn)題）。那么，該怎么做？

Z顯而易見(jiàn)的方法是在檢測電阻兩端跨接一個(gè)差分或儀表放大器（inamp），但實(shí)際上這算不上好方法。為了準確檢測電流，通常需要極高的CMR（共模抑制），既昂貴又容易漂移。

為什么這么說(shuō)呢？我們來(lái)看一個(gè)設計示例：0-10A、12V標稱(chēng)值、5mΩ的感測電阻。

圖1：Z明顯的高端電流檢測方案使用差分放大器。

這種方案甚至都不需考慮使用分立電阻，除非它們是精密匹配網(wǎng)絡(luò )的一部分（因此，當然也就不是真正分立的）。對于1V的電源電壓偏移和80dB的差分放大器CMRR（這意味著(zhù)約0.01％的電阻匹配），你會(huì )看到相當于20mA的電流漂移（1V變化、80dB的CMRR導致輸入0.1mV偏移，再除以5mΩ檢測電阻的5mV/A標定）。

對于0-12V電源，在電壓范圍內乘以12：電壓范圍內240mA的偏移電流。

注意，真正的三運放儀表放大器對電阻匹配的靈敏度比單運放差分放大器低。但是，通常有更好的方法。

上文提到的“設計實(shí)例”使用了帶有分立電阻的單運放差分放大器。實(shí)際上，一個(gè)電阻器可以用一個(gè)電位器進(jìn)行調整，我Z初認為它用于CMRR，結果卻是增益調整！如果電源電壓穩定，從某種意義上說(shuō)，這種方法可行——但這絕不是一個(gè)好主意。

第二種高端檢測方法需要一點(diǎn)橫向思維。我改變思想，用V 而不是地作參考軌。這在概念上就像是負電壓源的低端檢測，如果你能擺平它，這就是個(gè)很好的方案。

圖2：以V 為參考，對輸出做進(jìn)一步處理（例如，比較器）。R4可選，用于保護。

第三種方法現在在IC方案中很常見(jiàn)，它用晶體管和運算放大器一起為電流測量提供地參考。當我想到倒置運放時(shí)，并不知道這個(gè)設計，這可能是件好事，因為節省了一只晶體管。

圖3：ST的TSC103在回路中使用了一個(gè)BJT。


圖4：Linear的LTC6102使用一個(gè)MOSFET。

意法半導體（ST）、美信（Maxim）和凌力爾特（Linear）都提供此類(lèi)器件，但你自己也很容易實(shí)現這樣的電路。

LM13700這樣的OTA可以用作高端感測器嗎？嗯……就把這個(gè)問(wèn)題留給讀者君思考吧。