增益非線性
一個(gè)具有理想線性特性的CSA，其傳輸函數(shù)保持恒定斜率。相對(duì)于失調(diào)誤差和增益誤差，如果輸出擺幅在線性區(qū)（該區(qū)域由CSA數(shù)據(jù)手冊(cè)的輸出電壓上限、下限范圍指定），可以忽略增益的非線性。由此，可以在總體誤差中忽略增益非線性引起的誤差。
共模抑制比
共模抑制比（CMRR）測(cè)量CSA對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的同等變化信號(hào)的抑制能力。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的CMRR通常以輸入為參考，CMRR由下式定義：

(Eq.6)
共模輸入電壓變化引起的最大輸出誤差可由下式得出：
ERRORCMRR = G × Maximum [Abs Value (Min VCM - Data Sheet VCM), Abs Value (Max VCM - Data Sheet VCM)] × 10-CMRR/20 (Eq.7)
其中：
Data sheet VCM = 數(shù)據(jù)手冊(cè)中確定CSA的增益誤差和失調(diào)誤差時(shí)的共模電壓。
Min VCM = 施加在用戶電路中的最小共模電壓
Max VCM = 施加在用戶電路中的最大共模電壓

電源抑制比
電源電壓抑制比(PSRR)用于衡量CSA抑制電源（VCC）各種變化的能力。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的PSRR通常以輸入為參考，其結(jié)果與所施加的差分信號(hào)相比較。由電源電壓變化引起的最大輸出誤差由下式確定：
ERRORPSRR = G × Maximum [Abs Value (Min VDD - Data Sheet VDD), Abs Value (Max VDD - Data Sheet VDD)] × 10-PSRR/20 (Eq.8)
其中：
Data sheet VDD =數(shù)據(jù)手冊(cè)中確定CSA增益誤差和失調(diào)誤差特性時(shí)的電源電壓。
Min VDD = 作用在用戶電路中的最小電源電壓
Max VDD =作用在用戶電路中的最大電源電壓
檢流電阻誤差
由于大多數(shù)CSA采用的是外部檢流電阻，當(dāng)計(jì)算總誤差時(shí)應(yīng)該考慮檢流電阻的誤差。采用精密電阻可以減小這項(xiàng)誤差。另外，對(duì)大電流應(yīng)用，為了達(dá)到較好的測(cè)量精度，建議采用4線開爾文連接電阻。
檢流電阻誤差引起的輸出誤差：

(Eq.9)
輸出電阻誤差
電流輸出型CSA，如MAX9934，通常采用一個(gè)負(fù)載電阻將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓。電流輸出有著明顯優(yōu)勢(shì)：多個(gè)CSA可復(fù)用同一負(fù)載電阻；另外，如果把輸出電阻端接到ADC的地，電流輸出架構(gòu)可以使CSA對(duì)地線干擾具有較強(qiáng)的抑制能力。但在計(jì)算整體誤差時(shí)必需考慮輸出電阻誤差，輸出電阻引入的誤差如下：

(Eq.10)


這里GM =跨導(dǎo)增益。

估算系統(tǒng)誤差
設(shè)計(jì)者常常傾向于計(jì)算最差工作條件下CSA的總誤差，這種情況下，總誤差由所有單項(xiàng)誤差疊加得到。盡管這種方法確保誤差在任何條件下不會(huì)超過限制，但更多情況下，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)過于保守、不準(zhǔn)確的估算。最差條件下的計(jì)算方法是假設(shè)所有單項(xiàng)誤差源是相干的，且具有相同極性。
另一種方法是平方根和（RSS）分析，其中總誤差是單個(gè)誤差平方和的平方根。RSS是當(dāng)增加兩個(gè)隨機(jī)分布（常態(tài)分布或高斯分布）測(cè)量時(shí)，所得標(biāo)準(zhǔn)方差等同于初始分布標(biāo)準(zhǔn)方差平方和的平方根。對(duì)于CSA，每項(xiàng)誤差源不相干，RSS法比最差工作條件分析法更實(shí)用。如果確保采用了每項(xiàng)誤差源，RSS分析將可獲得最合理的結(jié)果。
關(guān)于RSS，一個(gè)有趣的因素是：即使它會(huì)導(dǎo)致總誤差比單項(xiàng)誤差大，但主要誤差項(xiàng)經(jīng)常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出所有其它項(xiàng)。
用RSS法對(duì)電壓輸出型CSA的總誤差進(jìn)行計(jì)算，可以得出：

(Eq.11)
用RSS法對(duì)電流輸出型CSA的總誤差進(jìn)行計(jì)算，可以得出：

(Eq.12)
這些計(jì)算中所有的誤差源必須參考同一節(jié)點(diǎn)，可以是輸入也可以是輸出。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)镃SA的增益通常大于單位增益，而輸出誤差的絕對(duì)值大于輸入誤差。
電流檢測(cè)誤差計(jì)算器
Maxim設(shè)計(jì)了一個(gè)新的計(jì)算器，協(xié)助設(shè)計(jì)者估算所選CSA的總誤差。該軟件免費(fèi)提供，只需用戶輸入幾個(gè)使用規(guī)格，即可自動(dòng)輸入所選CSA數(shù)據(jù)手冊(cè)的相關(guān)參數(shù)，并輸出利用RSS算法得到的最大誤差。計(jì)算器還能提示用戶粗心大意造成的數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤。例如，輸入采樣電壓是否超過所推薦的滿量程采樣電壓？電源電壓是否超出范圍？輸出擺幅限制是否滿足要求等等，均會(huì)給出用戶提示。

檢流誤差估算計(jì)算器的使用
假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)過流保護(hù)電路，要求CSA滿足如下條件：
a.輸入觸發(fā)點(diǎn) = 50A(單向)

b.檢流電阻誤差 = 0.5%

c.電源電壓范圍 = 4.5V - 5.5V

d.輸入共模電壓范圍 =12V - 18V

e.總誤差預(yù)算= < 2%，這意味著CSA增益誤差 < 2%，失調(diào)誤差VOS < 1mV，因?yàn)槊宽?xiàng)誤差不能超過總誤差。

第一步.參數(shù)搜索
基于上述要求，參數(shù)搜索到以下候選器件：MAX9922、MAX9918、MAX9929F、MAX4080、MAX4373、 和MAX4172。


第二步. 檢流誤差計(jì)算器輸入
使用檢流誤差計(jì)算器，進(jìn)一步縮小上述總誤差估算列表的范圍。從Maxim器件型號(hào)下拉框（Maxim CSA Device Number）中選一個(gè)CSA，并進(jìn)入實(shí)際參數(shù)（圖2）。


圖2. 用戶進(jìn)入的輸入字段。

第三步.驗(yàn)證數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)格
計(jì)算器自動(dòng)填入所選CSA數(shù)據(jù)手冊(cè)，給出最大偏置誤差、最大增益誤差、共模抑制和電源抑制比參數(shù)。這些參數(shù)默認(rèn)為T = 25°C時(shí)的數(shù)值，如圖3所示MAX9922 CSA。


圖3.計(jì)算器從所選CSA數(shù)據(jù)手冊(cè)自動(dòng)收集相關(guān)參數(shù)。

按下Calculate按鈕，軟件即可計(jì)算出總體誤差。

第四步.數(shù)據(jù)手冊(cè)參數(shù)調(diào)整
盡管計(jì)算器自動(dòng)導(dǎo)出了數(shù)據(jù)手冊(cè)給出的增益、失調(diào)誤差、增益誤差、CMRR和PSRR等數(shù)值，也可根據(jù)用戶要求靈活設(shè)置。必要時(shí)，可以用特定數(shù)值替代這些值。例如，設(shè)計(jì)者可能有一個(gè)計(jì)算規(guī)定，從軟件中移除失調(diào)電壓的影響，這種狀況下，一個(gè)不太精確的CSA或許也能滿足誤差預(yù)算的要求。有些情況下，設(shè)計(jì)人員或許想采用數(shù)據(jù)手冊(cè)中極限溫度下的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
為了替換自動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)，使用Enter Overrides欄調(diào)整參數(shù)。參考MAX9922，按下計(jì)算按鈕，跳出如圖4所示錯(cuò)誤信息。計(jì)算器提示用戶降低增益，因?yàn)檩敵鲭妷翰荒軌虺銎骷妮敵鲭妷荷舷蕖Ｒ驗(yàn)镸AX9922的增益可調(diào)，在相應(yīng)數(shù)據(jù)手冊(cè)調(diào)整欄中減小增益到60V/V。更新增益后，圖5給出了總誤差估算結(jié)果。

圖4. 器件某項(xiàng)條件不滿足時(shí)，產(chǎn)生的錯(cuò)誤提示信息。

圖5. 所選CSA的誤差估算。

第五步.選擇不同的CSA
在Maxim CSA Device Number下拉菜單中改變選擇，即可評(píng)估其它CSA的誤差，例如MAX9918，不需要重新輸入?yún)?shù)。每次選定CSA后，點(diǎn)擊Calculate按鈕即可得到相應(yīng)的誤差計(jì)算結(jié)果。表1列出了本例中所有備選CSA的誤差計(jì)算結(jié)果。數(shù)據(jù)表明，只有MAX9922和MAX9918的總誤差滿足應(yīng)用要求。


總結(jié)
本文介紹了一種檢流誤差計(jì)算器，利用快捷、強(qiáng)大的檢流放大器選型工具，可以方便地獲得誤差計(jì)算結(jié)果。本文討論了了解檢流放大器誤差參數(shù)的重要性。這些背景知識(shí)和計(jì)算器都將協(xié)助設(shè)計(jì)人員選擇合適的CSA。RSS誤差分析法是構(gòu)建計(jì)算器的基礎(chǔ)，可以擴(kuò)展到多種元件或電路系統(tǒng)級(jí)精度的計(jì)算。