高侧电流检测电路设计
1 前言
大家好，我是硬件花园！
分享一下我在分析该电路中犯的一个太教条的错误。
2 正文
2.1 设计目标
设计一款电流检测电路，能够检测50ma~1a之间的负载电流，并将其转换为0.25v至5v的输出电压。单电源供电，高侧、低成本。
输入 输出 电源
imin imax vomin vomax vcc vee
50ma 1a 0.25v 5v 36v 0
高侧检测使系统能够识别接地短路，并且不会对负载造成接地干扰。 2.2 设计说明
直流共模抑制比(cmrr) 性能取决于增益设置电阻器r2-r5的匹配情况。
增大分流电阻器r1的值会增加功耗。
确保共模电压vcm处于放大器的线性输入运行区域内。
共模电压由r2、r3和总线电压构成的电阻分压器设置。
根据电阻分压器确定的共模电压，此应用可能不需要轨至轨输入(rri) 放大器。
与反馈电阻器r5并联放置的电容器将限制带宽、提高稳定性并有助于降低噪声。
在线性输出运行区域内使用运算放大器。通常在aol开环增益的测试条件下指定线性输出摆幅。
2.3 设计步骤
1. 计算电路的传递函数
（柱哥就在计算传递函数的时候犯了一个错误，文末有推导的手稿！）
我最开始采用的思路，是通过列a点和b点的节点电流方程和电压方程，进行推导。
流过r1、r2、r3、r4、r5电阻的电流分别记作i1、i2、i3、i4、i5。流入a点的电流为icc。通过上图可以较容易的列出以下关系式：
icc = i1+ i2;
i1= iin+ i4;
i+ = i- =0;
i2= i3;
i4= i5;
传递函数a=vo/vin；那么还需要找到vo与vin的关系式，
vo= v- +i5*r5;
v+=i3*r3；
va= v+ + i2*r2;
vb= v- + i4*r4；
vb= va +i1*r1; vb=va+iin*r1+i4*r1
vo= vb-i4*r4 +i5*r5= va+iin*r1+i4*r1-i4*r4+i4*r5;
如果联立上面的一堆关系式，发现很不容易消掉一些变量。
上面的推理过程，其实犯了一个错误，或者说忽略掉一个很重要的事实。
那就是r1< 基于上述事实，易得以下关系式
令r3=r5；r2=r4；则
联立以上关系式，求得传递函数
滑动查看 附： 式1，特别需要注意，要加上vo；原因是把vo当作参考地，那么就需要加上vo；否则计算结果就会出错。
另外，式1的关系，还可以用以下表达，
整理后得，
再结合式4和式5，
再将式3代入式9，也能够得到式6的结果。
滑动查看 经过上述一番推导，我深刻体会到纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！老嚼别人嚼过的口香糖，那肯定是索然无味的！
2. 计算最大分流电阻。将最大分流电压设置为100mv。
3. 计算增益以设置最大输出摆幅范围。
4. 计算增益设置电阻器以设置步骤3 中计算的增益。 选择 r2 =r4= 1.01kω（标准值），
5. 计算放大器的共模电压以确保以线性模式运行。
6. 截止频率上限(fh) 取决于此电路的同相增益（噪声增益）和运算放大器的增益带宽(gbw)。
3 设计仿真
仿真环境：tina-tispice仿真文件：sbomav4。（关注公众号后回复'高侧电流检测电路'，获取下载链接！） 3.1 直流仿真结果
3.2 交流仿真结果
以下图片，描述我当时推导传递函数时，思路的混乱
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流过r1、r2、r3、r4、r5电阻的电流分别记作i1、i2、i3、i4、i5。流入a点的电流为icc。通过上图可以较容易的列出以下关系式：
icc = i1+ i2;
i1= iin+ i4;
i+ = i- =0;
i2= i3;
i4= i5;
传递函数a=vo/vin；那么还需要找到vo与vin的关系式，
vo= v- +i5*r5;
v+=i3*r3；
va= v+ + i2*r2;
vb= v- + i4*r4；
vb= va +i1*r1; vb=va+iin*r1+i4*r1
vo= vb-i4*r4 +i5*r5= va+iin*r1+i4*r1-i4*r4+i4*r5;
如果联立上面的一堆关系式，发现很不容易消掉一些变量。
上面的推理过程，其实犯了一个错误，或者说忽略掉一个很重要的事实。
那就是r1<
令r3=r5；r2=r4；则
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滑动查看 附： 式1，特别需要注意，要加上vo；原因是把vo当作参考地，那么就需要加上vo；否则计算结果就会出错。
另外，式1的关系，还可以用以下表达，
整理后得，
再结合式4和式5，
再将式3代入式9，也能够得到式6的结果。
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2. 计算最大分流电阻。将最大分流电压设置为100mv。
3. 计算增益以设置最大输出摆幅范围。
4. 计算增益设置电阻器以设置步骤3 中计算的增益。 选择 r2 =r4= 1.01kω（标准值），
5. 计算放大器的共模电压以确保以线性模式运行。
6. 截止频率上限(fh) 取决于此电路的同相增益（噪声增益）和运算放大器的增益带宽(gbw)。
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3.2 交流仿真结果
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