又一种高共模电流采样架构

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又一种高共模电流采样架构 [复制链接]

又一种高共模电流采样架构

猜猜为啥说又？

之前的文章已经写了很多种关于高共模电流采样的方法。本次介绍的方法比较便宜，适合做高共模情况下的过流保护。

图1，给出了高共模电流采样架构的图纸。

图1：高共模电流采样架构

其中Q1和Q2互为补偿，Q2的β等于Q1的β×Q4的β。Q1的基极电流等于Q2的基极电流，Q1的IC作为Q4的IB，那么Q4的IC等于Q2的IC.这里有个误差，自己想想看。

测试其共模抑制能力如何，就是改变V3的输入电压看Q3的集电极输出电压如何。

在V3等于8V时候，Q3的集电极电压为7.18mV仿真结果如图2所示。

图2：仿真结果

咱们修改V3电压为18V，看看输出的变化。在18V的情况下输出电压为21.7637mV,电压相差14.58mV，大概每1V共模电压变1.46mV。约0.15%，还可以接受。

输入差模电压看看结果。输入20mV时候输出电压约15mV，仿真结果如图3所示。

图3：仿真结果

变更输入电压看看输出电压如何，在输入30mV时候输出电压约25mV，约固定5mV的偏差，仿真结果入图4所示。

图4：仿真结果

OK，相比于上一个版本的过流保护，这个版本的过流保护使用的器件并不算增加太多，但是可以让Rshunt上的电压不用太大就能实现过流保护的功能，需要改变增益直接改R1的阻值即可，修改R1电阻值查看仿真结果如下图6所示。

图6：仿真结果

看到仿真的最终结果大约是输出电压大了一倍，很容易去设定我们需要的过流保护值，在电流采样精度要求不高的情况下，用做电流采样也问题不大。实际电路怎么去实现关注下一讲解。

仿真代码如下所示：

.options
+ PSP_NPT=10001
+ POP_ITRMAX=20
+ POP_OUTPUT_CYCLES=5
+ SNAPSHOT_INTVL=0
+ SNAPSHOT_NPT=11
+ MIN_AVG_TOPOLOGY_DUR=1a
+ AVG_TOPOLOGY_DUR_MEASUREMENT_WINDOW=128
.tran 1m 0
V$IPROBE1 10 12 0.0
.PRINT I(V$IPROBE1)
.GRAPH IPROBE1#P axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q4_IB" analysis="tran|ac" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
V$IPROBE2 11 13 0.0
.PRINT I(V$IPROBE2)
.GRAPH IPROBE2#P axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q2_IC" analysis="tran|ac" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
V$IPROBE3 13 15 0.0
.PRINT I(V$IPROBE3)
.GRAPH IPROBE3#P axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q4_IC" analysis="tran|ac" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
V$IPROBE4 7 6 0.0
.PRINT I(V$IPROBE4)
.GRAPH IPROBE4#P axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q1_IB" analysis="tran|ac" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
V$IPROBE5 8 9 0.0
.PRINT I(V$IPROBE5)
.GRAPH IPROBE5#P axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q2_IB" analysis="tran|ac" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
.PRINT V(13)
.GRAPH :13 curveLabel= Q3-collector nowarn=true ylog=auto xlog=auto analysis=tran|ac|dc disabled=false PROBEREF=Probe1
X$Q1 10 6 4 PNP_SPICE_V3 vars: USE_EXTRACTED=0 DEVICE='Q2N2904' LABEL='BETA100A' LEVEL=2 ICE_PEAK=50m ON_AT_T0=0 USER_ICE_PEAK=50m USER_BR=5 USER_BF=10 USER_RC=0 USER_RE=0 USER_IS=1p USER_RB=0 RB=0 RC=0 RE=0 BF=10 IZ_TEST=50m BR=5 ISvd2=1p REF='Q1'
X$Q2 11 9 5 PNP_SPICE_V3 vars: USE_EXTRACTED=0 DEVICE='Q2N2904' LABEL='BETA100' LEVEL=2 ICE_PEAK=50m ON_AT_T0=0 USER_ICE_PEAK=50m USER_BR=5 USER_BF=100 USER_RC=0 USER_RE=0 USER_IS=1p USER_RB=0 RB=0 RC=0 RE=0 BF=100 IZ_TEST=50m BR=5 ISvd2=1p REF='Q2'
X$Q4 15 12 0 NPN_SPICE_V3 vars: USE_EXTRACTED=0 DEVICE='Q2N2222' LABEL='BETAA' LEVEL=2 ICE_PEAK=50m ON_AT_T0=0 USER_ICE_PEAK=50m USER_BR=5 USER_BF=10 USER_RC=0 USER_RE=0 USER_IS=1p USER_RB=0 RB=0 RC=0 RE=0 BF=10 IZ_TEST=50m BR=5 ISvd2=1p REF='Q4'
R1 13 0 2k
R2 5 4 1
R3 7 14 100k
R4 8 14 99.935k
V1 5 4 30m
V2 14 0 2.5
V3 4 0 8
.end

三极管的仿真模型如下图7所示。