从高端检测直流电流尽管满摆幅（rail-to-rail）运算放大器现在是一种公认的高端直流（dc）电流检测方法,但可靠的电路仍然需要仔细的分析与设计。在负载的高端进行电流检测通常是可取的。不过,为了成功地实现这种方法,工程师们必须克服一些设计障碍。现在,由于可以得到满摆幅运算放大器,图1所示电路业已成为一种受欢迎的高端直流检测手段。这种电路受欢迎有几个原因,它以单电源供电,电源电压范围宽,因而适用于高端或低端电流检测。
从高端检测直流
电流尽管满摆幅（rail-to-rail）运算放大器现在是一种公认的高端直流（dc）电流检测方法,但可靠的电路仍然需要仔细的分析与设计。
在负载的高端进行电流检测通常是可取的。不过,为了成功地实现这种方法,工程师们必须克服一些设计障碍。现在,由于可以得到满摆幅运算放大器,图1所示电路业已成为一种受欢迎的高端直流检测手段。这种电路受欢迎有几个原因,它以单
电源供电,电源电压范围宽,因而适用于高端或低端电流检测。输入CMRR（共模抑制比）也与运算放大器本身的基本抑制特性相当,并且不依赖于
电阻器的匹配。该电路的增益和输入输出电压范围设置方便,可达到±1%乃至更佳测量精度。只要元件选择得当,它还可以在很宽的温度范围内工作,并且不需要“特殊功能”
IC或单电源IC。
本例采用的满摆幅运算放大器的优点是,输入共模范围可以一直“达到”正电源电压。大多数常规运算放大器的输入电压范围仅仅在正电源电压的大约1V或2V 以内。在选择满摆幅运算放大器时要小心谨慎。制造商可能使用这一术语来表示输入电压范围、输出电压范围或同时表示输入和输出电压范围。在本例应用中,满摆幅运算放大器的主要特性是,其输入范围包含正电源电压。刚上市的一些运算放大器都具有高端检测所必需的这一特性,不过这些器件并没有归类为满摆幅运算放大器;其中一个例子就是LF355
FET输入型运算放大器。
图1,这一基本的直流电流检测电路具有良好的测量精度,可在很宽的温度范围内工作,不需要独家生产的集成电路。
图1所示电路先检测电流检测电阻器两端的压降,然后调节输出晶体管的工作点,从而在ROUT和由RIN形成的反馈路径中产生同样的电流。由于本例中的晶体管具有反相响应,你必须将反馈路径接回到同相输入端,以获得完全的负反馈响应。该电路的传递函数为：
这个电路存在几个潜在的误差来源。很显然,你要确保电流检测电阻器具有应用所必需的精确度。再者,你要确保增益电阻器（ROUT/RIN）很精确。R''IN是选件,用来进一步降低由运算放大器的输入偏置电流引起的任何失调误差。除此之外,你还得在输出晶体管上费些脑筋。如果你使用双极结型晶体管,则附加的基极电流会产生输出误差。如果双极结型晶体管具有的β为100（β=100）,你就可以预料到输出会提高1%（即1/β,用百分比表示）。你可以用达林顿晶体管来大大降低这种误差。此外,你也可以使用MOSFET,这种器件因其源极电流和漏极电流完全相同,不存在这种等效的基极电流误差。但是,由于可能存在由MOSFET漏电流引起的误差,所以漏电流小的器件是最佳选择。这种漏电流只是在测量零电流或甚小电流值时才会产生误差,但是不会像双极结型晶体管那样产生“增益”误差。
最后一个要解决的问题是输入和输出的滤波。在大多数情况下,增加一只与ROUT并联的电容器就绰绰有余了。这样做就可给出如下熟悉的滤波响应：
如果输出必须对负载电流的快速变化迅速做出响应,则你要确保输出滤波器符合必要的上升/
