低端电流检测如何减小测量误差？
内容提要
本文介绍了低端电流检测中使用单端放大器的方法，包括PCB布局技巧和注意事项。文章指出，使用单端放大器可能会导致测量误差，建议使用差分放大器和优化的PCB布局来减小误差。此外，文章还提到了噪声地平面对测量的影响，并给出了相应的解决方法。
延伸解读
单端放大器的误差来源与应对
文章指出，低端电流检测采用单端放大器虽成本低，但会引入多种误差。主要误差源包括PCB走线寄生电阻、焊接电阻和噪声地平面。其中，走线电阻与分流电阻串联，其阻值随温度变化（铜电阻温度系数约0.4%/℃），在大电流下产生显著误差电压。为减小误差，应避免长走线，并考虑改用差分放大器，因其差分输入直接检测分流电阻两端电压，可消除走线电阻影响。
焊接电阻的影响与开尔文接法
焊接电阻是另一个重要误差源，它与分流电阻串联，使实际检测电阻值增加。使用小分流电阻时误差尤为显著，例如0.5mΩ分流电阻在20A负载下，焊接电阻可导致高达22%的误差。文章建议采用开尔文接法，将放大器输入直接连接到分流电阻的焊盘，而非载流走线。这样，负载电流不流过焊接电阻，误差电压仅由放大器输入电流产生，远小于负载电流引起的误差。
噪声地平面的影响与布局优化
噪声地平面会导致节点间电位差，引入测量误差。单端放大器测量节点A对地电压，若地平面有噪声电流流过，节点B和C之间会产生电位差，该误差被放大后出现在输出端。为减小此误差，文章建议将节点B和C在PCB布局中彼此靠近，并确保R1和Rshunt的接地侧非常接近。示例布局采用SOT23封装运放，并强调开尔文连接用于检测分流电阻电压。
Q&A
低端电流检测中，为什么单端放大器容易导致测量误差？
单端放大器检测节点相对于地的电压，容易受到PCB走线寄生电阻、焊接电阻和噪声地平面等非理想效应的影响，从而引入测量误差。
如何减小PCB走线电阻对低端电流检测的影响？
可以避免长走线以最小化寄生电阻Rstray，更有效的解决方案是使用差分放大器，其差分输入直接检测分流电阻两端的电压，从而消除PCB走线电阻的影响。
什么是开尔文接法，它如何提高电流检测精度？
开尔文接法是将放大器输入直接连接到分流电阻的焊盘，而不是载流走线，从而避免焊接电阻与分流电阻串联。这样，误差电压仅由放大器输入电流Iamp产生，远小于负载电流Iload产生的误差，显著提高精度。
焊接电阻对电流检测有什么影响？如何优化PCB布局来减少这种误差？
焊接电阻与分流电阻串联，导致检测电阻实际值增加，尤其在使用小分流电阻时误差显著。优化PCB布局：使用两对焊盘，一对连接负载，另一对连接放大器输入，使放大器输入直接连接到分流电阻，从而减少误差。
噪声地平面如何影响低端电流检测？如何避免？
噪声地平面会导致节点B和C之间产生电位差，该差值被放大并在输出端引入误差。避免方法：采用使节点B和C彼此非常接近的PCB布局，并将敏感节点保持在地电位。
在低端电流检测中，差分放大器相比单端放大器有哪些优势？
差分放大器具有差分输入，直接检测分流电阻两端的电压，因此PCB走线电阻不会产生误差，提供更准确的测量。而单端放大器检测节点对地电压，容易受到走线电阻等影响。
