低端檢流電路的檢流電阻串聯(lián)到地(圖1),而高端檢流電路的檢流電阻是串聯(lián)到高電壓端(圖2)。兩種方法各有特點(diǎn):低端檢流方式在地線回路中增加了額外的線繞電阻,高端檢流方式則要處理較大的共模信號。
圖1 所示的低端檢流運(yùn)放以地電平作為參考電平,檢流電阻接在正相端。 運(yùn)放的輸入信號中的共模信號范圍為:(GNDRSENSE*ILOAD)。盡管低端檢流電路比較簡單,但有幾種故障狀態(tài)是低端檢流電路檢測不到的,這會使負(fù)載處于危險(xiǎn)的情況,利用高端檢流電路則可解決這些問題。
高端檢流電路直接連到電源端,能夠檢測到后續(xù)回路的任何故障并采取相應(yīng)的保護(hù)措施,特別適合于自動控制應(yīng)用領(lǐng)域,因?yàn)樵谶@些應(yīng)用電路中通常采用機(jī)殼作為參考地。
傳統(tǒng)的高端/低端檢流方式有多種實(shí)現(xiàn)方案,絕大多數(shù)基于分立或半分立元件電路。高端檢流電路通常需要用一個(gè)精密運(yùn)放和一些精密電阻電容,最常用的高端檢流電路采用差分運(yùn)放做增益放大并將信號電平從高端移位到參考地(圖3):
VO=IRS*RS;R1=R2=R3=R4
該方案已廣泛應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中,但該電路存在三個(gè)主要缺點(diǎn):
1)輸入電阻相對較低,等于R1;
2)輸入端的輸入電阻一般有較大的誤差值;
3)要求電阻的匹配度要高,以保證可接受的CMRR.任何一個(gè)電阻產(chǎn)生1%變化就會使CMRR 降低到46dB;0.1%的變化使CMRR 達(dá)到66dB,0.01%的變化使CMRR 達(dá)到86dB.高端電流檢測需要較高的測量技巧,這促進(jìn)了高端檢流集成電路的發(fā)展。而低端電流檢測技術(shù)似乎并沒有相應(yīng)的進(jìn)展。