Me gustaría medir la corriente entregada a una carga arbitraria por un amplificador operacional no inversor. Información clave para este amplificador y objetivos de diseño:
- El cambio de voltaje de salida es alto (hasta aproximadamente 100 V). El rango de frecuencia del amplificador es de CC a 1 MHz o menos.
- La corriente de salida a medir está en el rango de \ $ \ pm 100 \ text {mA} \ $ (es decir, corriente relativamente baja y bidireccional). Me gustaría que esta medida sea precisa hasta aproximadamente el rango \ $ 10 \ mu \ text {A} \ $.
- No tengo acceso al lado bajo de la carga, por lo que no puedo agregar una resistencia de detección de lado bajo a la carga y medir esa corriente.
- La salida del circuito de medición de corriente debe ser un voltaje y puede tener un ancho de banda bajo (DC a un ancho de banda preferiblemente en el rango de 100 kHz, como es típico en muchos IC de monitor de shunt actuales, pero el ancho de banda puede ser menor si es necesario ). No necesita tener el ancho de banda del amplificador en sí mismo.
- El espacio y el costo del tablero no son una limitación significativa. No quiero tener que comprar una docena de circuitos integrados y gastar más de $ 100 para los circuitos de medición actuales, pero estoy dispuesto a gastar más por el rendimiento. Por ejemplo, estoy dispuesto a implementar dos circuitos de medición de corriente unidireccional (uno para corriente positiva y negativa) en lugar de un circuito bidireccional si es necesario.
He examinado a través de la excelente y bastante completa colección Current Sense Circuit de Linear Tech pero no vi una solución para mi problema, que se complica por el hecho de que la medición no es "lado alto" ni "lado bajo" (ya que el voltaje en la carga varía según la salida del amplificador operacional).
Ignorando el requisito de alta oscilación de voltaje de salida, me parece que la mejor manera de medir la corriente de salida sería agregar una resistencia de detección a la salida del amplificador y medirla con un amplificador de instrumentación. Hay dos ubicaciones posibles para la resistencia sensorial, mostradas como \ $ R _ {\ text {sa}} \ $ y \ $ R _ {\ text {sb}} \ $ debajo de 1 :
\ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $ reciben valores de ejemplo para indicar el orden de magnitud de sus resistencias. Deben ser de alto valor, de lo contrario, la corriente a través de ellos será significativa cuando la salida sea de alto voltaje.
El problema con esta solución es que no he encontrado ningún IC de amplificador de instrumentación capaz de una tensión de alimentación tan grande como la oscilación de salida de 100 V. Podría construir un amplificador de entrada de amplificadores operacionales que sean capaces de una tensión de suministro tan alta (por ejemplo, el LT6090 ), pero me gustaría perder la excelente coincidencia de resistencias que proporciona un CMRR integrado en amplificador bueno (definitivamente importante para esta solución).
¿Existe una mejor solución para medir la corriente suministrada a la carga mediante un amplificador operacional de alto voltaje y no inversión? ¿O hay algo que pueda hacer para mejorar el rendimiento en esta aplicación de un amplificador integrado a base de circuitos integrados de alto voltaje?
1 \ $ R _ {\ text {sb}} \ $ es la solución más fácil ya que la corriente a través de ella es exactamente la misma que \ $ I _ {\ text {load}} \ $. Sin embargo, en ese caso, la retroalimentación del amplificador operacional no se toma de la carga en sí, hay un pequeño error de voltaje de salida igual al voltaje en \ $ R _ {\ text {sb}} \ $.
\ $ R _ {\ text {sa}} \ $ evita este error pero la corriente a través de él es \ $ I _ {\ text {load}} + I _ {\ text {f}} \ $. Dependiendo de los valores de \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $, \ $ I _ {\ text {f}} \ $ puede ser necesario restar de la corriente detectada a través de \ $ R _ {\ text {sa}} PS Esto no debería ser demasiado difícil, ya que \ $ I _ {\ text {f}} \ approx V _ {\ text {in}} / R_ {1} \ $.