色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

一文熟悉電流檢測電路的設計要點

NJ90_gh_bee81f8 ? 來源:互聯網 ? 作者:佚名 ? 2017-11-13 11:13 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

為了滿足對直流電流進行檢測的同時實現對電流信號縮小的需要,設計了一款電流檢測電路,采用CSMC 0.5 μm 120 V BCD工藝。不同于傳統電流檢測電路,該電路直接對電流信號進行處理,輸出具有較好的線性度,同時對輸入信號基本無影響,并且電路結構較為簡單,能夠較好地滿足IP核應用的需要。通過仿真驗證以及流片、測試,證明該電路具有良好的功能性。文中同時給出該電路IP數據提取過程以及后續電路。

1.引言

通常所說的電流檢測是用來檢測某部件、或者導線通過的電流,一般用互感器、分流器等將電流信號轉化成電壓信號,然后再對其進行處理放大,作為后面電路保護、檢測使用。目前,已經有很多不同的電流檢測技術已被公布或實施。其中常用的直流電流檢測方法主要是通過串聯電阻或者基于霍爾效應原理進行,在通常情況下被測電流信號較大,串聯電阻對輸入電流信號的影響可以忽略不計,但隨著科技發展的需要,被檢測信號日漸減小,在系統電路中如果直接串聯電阻,會影響前級電路工作,導致被測電流信號的大小發生改變,此時這一影響已經不能再被忽略。

為了檢測小電流信號,同時實現將輸入的電流信號縮小的功能,以便滿足后續處理電路的要求,本文給出了一種不同于傳統電流檢測電路中常用的兩類實現方法——電阻檢測和電流互感器檢測的檢測電路,區別于采用電阻、電容以及電感等無源器件作為主要結構的電路,設計了一款由MOS管為主要結構組成的電流檢測電路。它能夠在實現電流縮放的同時,克服因對源電流產生較大影響而使得輸入電流信號有較大改變的問題。

2.電流檢測電路原理及設計優化

2.1 設計要求

本文的設計依托于汽車電子國家項目服務設計平臺,項目中要求的電流檢測電路主要要求實現將大電流信號縮小,最終得到較小的電流信號輸出,以便為后續電路模塊提供符合要求的電流值。同時要求,在得到較小輸出電流的同時要保證輸入電流值不能發生變化。設計要求實現輸出電流與輸入電流相比達到縮小3600倍的目標,同時要求有較好的線性度。

2.2 結構設計

本文設計的電流檢測電路主要是實現將輸入電流縮小以便后面對電流進行其他相關操作,比如過流保護等。需要注意的是在得到較小輸出電流的同時不能夠改變輸入電流,或者是對其產生較大的影響,因此不能夠直接采用電阻分壓的形式。另外還期望該電路電流變化的精度能夠達到合理范圍,以及具有穩定的輸出電流。然而電阻在實際應用中不確定因素較大,溫度、工藝等導致方塊電阻的穩定性不是很好,波動較大,可能會導致最終流片后得到的電阻值與最初設計有較大偏差,影響電路性能。這兩點是該電路設計需要解決的關鍵問題,也是進行設計的難點。

一般而言,電流鏡的一個關鍵特性是:它可以精確地復制電流而不受工藝和溫度的影響,同時這種結構特性本身決定了它對輸入電流幾乎沒有影響。綜合考慮上述設計要求以及前端電路輸出端的電路結構,最終確定采用電流鏡結構實現設計。

在電流鏡結構中,Iout與IREF(標準電流,這里即為輸入電流)的比值由器件尺寸的比率決定,該值可以控制在合理的精度范圍內。需要注意的是,電流鏡中的所有晶體管通常都采用相同的柵長,以減小由于源漏區邊緣擴散(LD)所產生的誤差。而且,短溝器件的閾值電壓對溝道長度有一定的依賴性。因此,電流值之比只能通過調節晶體管的寬度來實現。另外,對器件寬度的調節實際上是通過多個單元晶體管并聯來實現的,而不是簡單地設計改變一個器件的寬度。同時考慮到版圖以及工藝對電路性能的影響,在設計時晶體管需要盡量采用對稱結構。最終確定的電路結構詳見圖1。

圖1 電流檢測電路結構圖

根據電路結構可以直接計算得出電路理論上實現電流縮小3600倍。電路中各個晶體管尺寸的最終確定是通過對不同器件尺寸電路的仿真結果對比得到的。

3.優化及其仿真

首先確定對于晶體管柵長的選取。根據電流鏡結構特點,通常電流鏡中的所有晶體管都采用相同的柵長。在設計時還需要考慮最終流片時所采用工藝的要求。本次流片采用的是0.5 μm的工藝,因此L值亦不能過小,否則電路的性能會對工藝準確度有很大的依賴性。通過對不同長度下電路仿真結果(如圖2所示)的分析,可以知道在L=1 μm時電路的線性度最佳,能夠很好地滿足合理的精度要求。

圖2 MOS管L值對電路性能影響仿真

綜合考慮各方面因素,在選取MOS管的柵長時最終確定L=1 μm為較優方案進行電路的搭建。這也說明了電流鏡結構中應采用改變MOS管的寬度調節電流的比例。

接下來討論晶體管寬度的確定。晶體管寬度的比例值直接決定了整個電路對電流縮小的倍數。圖3是晶體管寬度取2~8 μm依次改變下的仿真結果圖。

需要注意的是當寬度較大時,整個晶體管所占面積也會明顯增加,另外使用NMOS管和PMOS管的數量也會對電路性能產生一定的影響。所以綜合考慮電路變化倍數的需要、精度的要求以及版圖面積等多方面因素,最終確定圖1中給出的電路結構。

圖3 不同寬度下的電路性能仿真

4.性能仿真及測試結果

4.1 仿真結果

首先,對電路的輸出特性進行仿真測試。給電路增加不同阻值的負載R1,分別進行仿真測試,觀察其輸出特性變化,結果如圖4所示。

圖4 不同R1下的電路性能仿真

從圖4中可以很清楚地看到,當電路加載不同負載時電路的輸出結果幾乎完全重合,說明負載對輸出結果基本沒有影響。這個結果很好地說明了該電路結構具有很穩定的輸出特性,電路設計能夠較好地實現穩定輸出的設計目標。

同時從圖4中標注的兩個特殊點可以很好地看出這種電路結構最終實現電路電流變化值與理論值相差較小。對電路進行的后仿真結構與前仿結果相差甚小,所以可以說整個電路在考慮到了工藝波動性的前提下,能夠基本滿足線性度的要求,正常實現電路功能。

4.2 測試結果

圖5為電流檢測電路最終進行流片時的版圖??梢钥吹秸麄€電路核心幾乎全部是由MOS管構成。表l是對芯片中該電路進行測試的最終結果,由于測試條件限制,只能給出一些不連續的電流值點作為輸入。在測試中,我們對多個電路進行了測量,大部分電路的測試結果都比較接近,表l給出了其中較為典型的兩組數據。

圖5 電流檢測電路的版圖

表l 較為典型的兩組測試數據

通過測試結果可以看出整個電路基本實現了設計的功能要求,完成了將電流縮小的功能。表格中給出的兩組數據結果的放大倍數與仿真結果相差不大,基本達到了設計要求。而在實際測試中還出現了一組偏差較大的數據,這些測試數據結果是選取不同5×5芯片內的電路進行測試的。這說明由于工藝問題,不同位置的電路存在著一定的性能偏差,個別電路的性能可能不是十分理想。但這是在設計考慮之內的工藝偏差,同時也說明了該工藝存在著不穩定性。

為了更直觀地看到電路電流變化特性,我們將表l的第二組數據繪制成曲線,結果見圖6。通過數據整理計算,可以知道測試結果與仿真結果相差1 μA左右,并且當輸入電流值越大,偏差會略有所減小,相對得到的輸出電流的精度越高。整個電路能夠較好地實現電路縮小功能,并且能夠達到設計要求的3600倍的縮小值。同時測試結果的線性度在合理范圍之內。

整體上,最終的測試結果是可以被接受的,這說明電路能夠較好地實現其功能。

5.數據提取

隨著信息產業的飛速發展,IP核的使用日益受到業界關注。據Dataquest統計,IP核已經成為一項產業。而該電路的設計正是為了實現IP核模塊的設計,所以在完成基本的電路設計以及流片、測試工作之后,還要對相關數據進行打包處理,以便于IP核的復用。數據處理包括提取電路的LEF文件以及邏輯功能(Verilog-A代碼)的編寫工作。

圖6 電流檢測電路測試結果圖

LEF文件的產生使用的是Cadence公司的數據提取工具Abstracts Generating進行IP核數據提取。Abstract主要根據三種基本數據——TECH.lef、需要提取的各電路版圖信息(GDSII)和MAP對電路各種器件、管腳信息進行提取,得到lef文件abstract.lef。

邏輯功能是用一種高層次模擬電路硬件描述語言Verilog-A代碼進行編寫的。圖7展示了該代碼經過仿真驗證結果與上面電路結構的仿真基本一致,說明所寫代碼能夠正常實現電流檢測的功能。這樣就完成了對該電路邏輯功能的編寫以及數據提取的基本工作,為IP核的復用提供了數據支持。

圖7 VerilogA代碼仿真結果

6.結束語

電流檢測電路在電流控制、保護中起著重要的作用。本文中的電流檢測電路采用有源器件完成電路設計,基本實現了電流檢測的功能。在電路設計過程中綜合考慮性能要求以及工藝限制進行結構的優化。后續的寄存功能過流保護電路也能夠較好地實現功能要求。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • MOS管
    +關注

    關注

    109

    文章

    2632

    瀏覽量

    70953
  • 電流檢測
    +關注

    關注

    14

    文章

    554

    瀏覽量

    41757
  • 有源器件
    +關注

    關注

    0

    文章

    84

    瀏覽量

    15005

原文標題:電流檢測功能的設計實現

文章出處:【微信號:gh_bee81f890fc1,微信公眾號:面包板社區】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 9人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

  • hhh0071
  • 奥巴牛读书1
  • 凌峰_4ad1
  • ElecFans小喇叭1
  • undefined_2401

評論

相關推薦
熱點推薦

安利電流檢測電路

電流檢測技術常用于高壓短路保護、電機控制、DC/DC換流器、系統功耗管理、二次電池的電流管理、蓄電池管理等電流檢測等場景。對于大部分應用,都
發表于 10-27 09:22 ?1215次閱讀

電流檢測電路

電路檢測電路常用于:高壓短路保護、電機控制、DC/DC換流器、系統功耗管理、二次電池的電流管理、蓄電池管理等電流檢測等場景。
發表于 10-27 09:33 ?1777次閱讀

講透| 低邊電流檢測電路電路設計

很多電路設計中都需要用到電流數據,而對于采樣電流的方法有很多,比如使用互感器或者霍爾效應來做,要說最便宜的的方式,那肯定還是得使用檢流電阻做采樣。那么,要檢測
發表于 03-31 17:05

電流檢測電路

電流檢測電路電流為10A時調整輸出電壓為10V。
發表于 08-01 16:39 ?1w次閱讀
<b class='flag-5'>電流</b><b class='flag-5'>檢測</b><b class='flag-5'>電路</b>

電流檢測和保護電路

電流檢測和保護電路
發表于 02-10 08:58 ?1067次閱讀
<b class='flag-5'>電流</b>的<b class='flag-5'>檢測</b>和保護<b class='flag-5'>電路</b>

高端電流檢測電路及原理

高端電流檢測電路及原理 摘要: 本文介紹低端、高端檢流電路的結構和它們的應用。關鍵詞:電流檢測
發表于 12-30 10:59 ?7538次閱讀
高端<b class='flag-5'>電流</b><b class='flag-5'>檢測</b><b class='flag-5'>電路</b>及原理

電流檢測電路概念和基礎

電流檢測電路概念和基礎
發表于 09-07 15:41 ?28次下載
<b class='flag-5'>電流</b><b class='flag-5'>檢測</b><b class='flag-5'>電路</b>概念和基礎

低成本電流檢測電路的核心要點

用招就要用妙招,今天來教大家幾個電流檢測電路的巧妙技巧。要知道在電源等設備中通常需要做電流檢測或反饋,
的頭像 發表于 11-14 15:39 ?5735次閱讀
低成本<b class='flag-5'>電流</b><b class='flag-5'>檢測</b><b class='flag-5'>電路</b>的核心<b class='flag-5'>要點</b>

電流驅動電流檢測電路

關鍵詞:電流驅動 , 電流檢測 , 電流源 作者:安森美半導體應用經理Jerry Steele 在此介紹的基于運放的電流
發表于 03-13 12:48 ?1393次閱讀

高精度電流采樣電路設計要點的詳細說明

本文檔的主要內容詳細介紹的是高精度電流采樣電路設計要點的詳細說明。
發表于 12-15 08:00 ?88次下載
高精度<b class='flag-5'>電流</b>采樣<b class='flag-5'>電路</b>設計<b class='flag-5'>要點</b>的詳細說明

電流檢測電路基礎

本應用筆記重點討論電流檢測電路的概念和基礎。將介紹電流檢測電阻和電流
發表于 04-02 11:09 ?62次下載
<b class='flag-5'>電流</b><b class='flag-5'>檢測</b><b class='flag-5'>電路</b>基礎

分享個實用的電流檢測電路

電路檢測電路常用于:高壓短路保護、電機控制、DC/DC換流器、系統功耗管理、二次電池的電流管理、蓄電池管理等電流檢測等場景。
的頭像 發表于 07-13 11:40 ?2746次閱讀
分享個實用的<b class='flag-5'>電流</b><b class='flag-5'>檢測</b><b class='flag-5'>電路</b>

電流檢測電路工作原理

電流檢測電路種重要的電子設備,它主要用于監測、測量和處理電路中的電流。在實際應用中,
的頭像 發表于 12-19 13:53 ?6188次閱讀

高端電流檢測的原理和電路

高端電流檢測的原理和電路
發表于 12-16 14:48 ?9次下載

讀懂:LED 驅動電路二極管挑選要點

讀懂:LED 驅動電路二極管挑選要點
的頭像 發表于 02-06 14:47 ?603次閱讀
主站蜘蛛池模板: 国产高清视频免费在线观看 | 撕烂衣服扒开胸罩揉爆胸 | 特级黑人三人共一女 | 亚洲爆乳无码精品AAA片蜜桃 | 成人伊人青草久久综合网 | 国产欧美第一页 | 97蜜桃网123.com | 国产精品人成视频免费999 | 一区精品在线 | 一本大道香蕉中文在线视频观看 | 强行撕开衣服捏胸黄文 | 69国产精品成人无码视频 | 在线播放午夜理论片 | 日韩在线视频www色 日韩在线看片中文字幕不卡 | 亚洲免费视频在线观看 | 里番acg纲手的熟蜜姬训练场 | 高hnp全肉 | 日韩 亚洲 欧美 中文 高清 | 魔乳 堕乳漫画acg产卵 | 欧美16一17sex性hd | 久久精品亚洲热综合一本奇米 | 狠日狠干日曰射 | 无码人妻精品一区二区蜜桃在线看 | 三级网站视频在线观看 | 在线观看亚洲专区5555 | 调教玩弄奶头乳夹开乳震动器 | 亚洲精品无码专区在线播放 | 热综合一本伊人久久精品 | 岛国在线永久免费视频 | 亚洲高清毛片一区二区 | 国产又黄又粗又爽又色的视频软件 | 国产高潮久久精品AV无码 | 欧洲video60| 亚洲444777KKK在线观看 | 色综合a在线 | 国产在线播放KKK | 久久婷婷五月免费综合色啪 | 国产Av影片麻豆精品传媒 | 亚洲欧美日本久久综合网站 | 999视频在线观看 | 国产自啪偷啪视频在线 |

電子發燒友

中國電子工程師最喜歡的網站

  • 2931785位工程師會員交流學習
  • 獲取您個性化的科技前沿技術信息
  • 參加活動獲取豐厚的禮品