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ZHCSTN4B October 2023 – August 2024 TMCS1133

PRODUCTION DATA

9.1.1 总误差计算示例

用户可以计算任意器件条件和电流电平的总误差。考虑诸如以输入为基准的失调电流 (I_OS)、共模抑制比 (CMRR)、电源抑制比 (PSRR)、灵敏度误差、非线性等误差源，以及任何外部磁场 (B_EXT) 引起的误差。有些误差源是误差的重要驱动因素，而有些则对当前测量误差的影响不大，因此应以百分比形式比较每一个误差源。失调（方程式 22）、CMRR（方程式 23）、PSRR（方程式 24）和外部磁场误差（方程式 25）均以输入为基准，因此将其除以实际输入电流 I_IN 即可计算出百分比误差。对于灵敏度误差和非线性误差的计算，可以使用电气特性 表中明确指定的百分比限值。

方程式 22.

e_{I o s} = \frac{I_{O S}}{I_{I N}} \times 100 % = \frac{V_{O E}}{S \times I_{I N}} \times 100 %

方程式 23.

e_{C M R R} = \frac{C M R R \times V_{C M}}{I_{I N}} \times 100 %

方程式 24.

e_{P S R R, A} = \frac{P S R R \times (V_{S} - 5 V)}{I_{I N}} \times 100 %; e_{P S R R, B} = e_{P S R R, C} = \frac{P S R R \times (V_{S} - 3.3 V)}{I_{I N}} \times 100 %

方程式 25.

e_{B e x t} = \frac{B_{E X T} \times C M F R}{I_{I N}} \times 100 %

其中

V_OE 是以输出为基准的失调电压误差。
V_CM 是输入共模电压。
e_PSRR,A 是 TMCS1133Axx 器件的电源抑制误差。
e_PSRR,B 是 TMCS1133Bxx 器件的电源抑制误差。
e_PSRR,C 是 TMCS1133Cxx 器件的电源抑制误差。
V_S 是电源电压。
CMFR 是共模磁场抑制。

在计算整个温度范围内的误差贡献时，只有偏移量误差和灵敏度误差贡献显著变化。要确定整个温度范围内的偏移量误差，可以使用方程式 26 来计算任何环境温度 T_A 下以输入为基准的总偏移量误差电流 I_OS。

方程式 26.

e_{I o s, ∆ T} = \frac{V_{O E, 25 ℃} + (V_{O E, d r i f t} \times |∆ T|)}{S \times I_{I N}} \times 100 %

其中

V_OE,25°C 是 25°C 时以输出为基准的偏移量误差。
V_OE,drift 是以输出为基准的温漂，以 µV/°C 为单位。
ΔT 是相对于 25°C 的温度变化。
S 是器件型号的灵敏度。

电气特性 表中列出了 25°C 时的灵敏度误差 (e_S,25°C)，以及灵敏度随温度变化的灵敏度热漂移 (S_drift,therm)，单位为 ppm/°C。为了确定整个温度范围的灵敏度误差，可使用方程式 27 来计算在 –40°C 和 125°C 之间的给定应用工作环境温度范围内任何环境温度 (T_A) 下的灵敏度误差。

方程式 27.

e_{S, ∆ T} = e_{S, 25 ℃} + (S_{d r i f t, t h e r m} \times |∆ T| \times 100 %)

为了准确计算器件的总预期误差，必须参考工作条件来理解上述每个单独分量的贡献。为了考虑统计上不相关的各个误差源，请使用平方和根 (RSS) 误差计算公式来计算总误差。对于 TMCS1133，只有以输入为基准的失调电流 (I_OS)、CMRR 和 PSRR 具有统计相关性。这些误差项合并在 RSS 计算公式中以反映该性质，如方程式 28（对于室温）和方程式 29（对于给定的温度范围）所示。通过使用适当的误差项规范，可以应用相同的方法来计算总误差的典型值。

方程式 28.

e_{R S S} = \sqrt{{(e_{I o s} + e_{P S R R} + e_{C M R R})}^{2} + {(e_{B e x t})}^{2} + {(e_{S})}^{2} + {(e_{N L})}^{2}}

方程式 29.

e_{R S S, ∆ T} = \sqrt{{(e_{I o s, ∆ T} + e_{P S R R} + e_{C M R R})}^{2} + {(e_{B e x t})}^{2} + {(e_{S, ∆ T})}^{2} + {(e_{N L})}^{2}}

总误差计算公式对实际输入电流有很强的依赖性；因此，应始终计算所需动态范围内的总误差。这些曲线在高电流电平下逐渐接近灵敏度和非线性误差，而在低电流电平下由于失调误差项与分母中的输入电流而接近无穷大。任何电流测量系统的关键品质因数都包括满量程电流下的总误差百分比，以及误差保持在某个关键水平以下的输入电流动态范围。图 9-1 展示了使用 5.25V 电源时，在室温下和整个温度范围内，TMCS1133A2A 的 RSS 最大总误差为输入电流的函数。

图 9-1 RSS 误差与输入电流间的关系