JAJA777 回路設計

入力電流範囲と絶縁アンプの固定ゲインがある場合、伝達方程式を決定します。

V_{O U T} = I_{i n} \times R_{s h u n t} \times 8.2

最大シャント抵抗値を決定します。

R_{S H U N T} = \frac{V_{i n M a x}}{I_{i n M a x}} = \frac{250 m V}{10 A} = 25 m Ω

シャント抵抗の最小消費電力を決定します。

P o w e r R_{S H U N T} = {I_{i n M a x}}^{2} \times R_{S H U N T} = 100 A \times . 025 Ω = 2.5 W

3.3V ADC と接続する場合、AMC3301 と TLV9002 の両方が 3.3V の電源電圧で動作するため、単一電源を使用できます。

TLV9002 のチャネル 1 を使用して、チャネル 2 のシングルエンド出力の同相電圧 1.65V を設定します。3.3V 電源の場合、単純な分圧抵抗を使用して 3.3V を 1.65V に分圧できます。R2 に 1kΩ を使用するなら、R1 は次の式で計算できます。

R_{1} = \frac{V_{D D} \times R_{2}}{V_{C M}} - R_{2} = \frac{5 V \times 1000 Ω}{2.5 V} - 1000 Ω = 1000 Ω

TLV9002 はレールツーレールのオペアンプです。ただし、TLV9002 の出力は、電源レールから最大 55mV までスイングします。この要件を満たすには、シングルエンド出力は 55mV～3.245V (3.19Vpk-pk) の範囲でスイングする必要があります。

AMC3301 の V_OUTP および V_OUTN 出力は 2.05Vpk-pk で、180 度の位相差があり、同相電圧は 1.44V です。したがって、差動出力は ±2.05V または 4.1Vpk-pk です。

TLV9002 の出力制限内に維持するには、AMC3301 の出力を 3.19/4.1 の係数で減衰させる必要があります。R₃ = R₄、R₅ = R₆ の場合、R₅ と R₆ の計算には、次に示す差動からシングルエンドのへ段の伝達関数を使用できます。

V_{O U T_T L V} = (V_{O U T P} - V_{O U T N}) \times (\frac{R_{5,6}}{R_{3,4}}) + V_{C M}

前に計算した TLV9002 の出力スイングを使用し、R₃ と R₄ を 10kΩ に選択すると、R₅ と R₆ は次の式で 7.78kΩ と計算できます。

3.245 = (2.465 V - 415 m V) \times (\frac{R_{5,6}}{10 k Ω}) + 1.65

標準の 0.1% 抵抗値では、7.77kΩ を使用できます。これにより、TLV9002 の制限範囲内で最大の出力スイングが得られます。

コンデンサ C1 および C2 は、抵抗 R5 および R6 と並列に配置され、高周波成分を制限します。R₅ = R₆ かつ C₁ = C₂ のとき、カットオフ周波数は次の式で計算できます。

f_{c} = \frac{1}{2 \times π \times R_{5,6} \times C_{1,2}}

C1 = C2 = 1nF、R5 = R6 = 7780Ω のとき、カットオフ周波数は 20.45kHz と計算できます。

f_{c} = \frac{1}{2 \times π \times 7780 Ω \times 1 n F} = 20.45 k H z

設計手順