高端电流检测:差动放大器vs.电流检测放大器
图5. AD8210功能示意图
一个明显的区别是输入结构不依靠电阻分压网络来处理高共模电压。输入放大器包括一个采用XFCB IC制作工艺制造的高压晶体管，由于此类晶体管的VCE击穿电压超过65 V，因此输入端的共模电压可以高达65 V。
电流检测放大器如AD8210，采用如下方式放大小差分输入电压。输入端通过R1和R2与差动放大器相连。利用晶体管Q1和Q2，可以调整流过R1和R2的电流，从而使放大器A1输入端的电压为零。当AD8210的输入信号为0 V时，R1和R2中的电流相等。当差分信号非零时，其中一个电阻的电流增加，而另外一个电阻的电流下降。电流差与输入信号大小成比例，极性相同。流过Q1和Q2的差分电流由两个精密调整的电阻转换成以地为参考的差分电压。接着，放大器A2利用低压晶体管——由其5 V（典型值）电源供电——对该电压进行放大，实现最终输出增益达到20。
通常，只有输入共模电压保持在2 V或3 V以上时，这种架构的电流检测放大器才有用。不过，AD8210内部的上拉电路能使放大器A1的输入保持在5 V电源附近，即使输入共模电压下降到5 V以下，或低至–2 V。因此，在共模电压以及器件的5 V电源以下时，可以实现精确的差分输入电压测量。
显而易见，虽然电流检测放大器和差动放大器工作方式不同，却履行同样的功能。差动放大器将高输入电压衰减，使信号达到放大器可以接受的电平。电流检测放大器将差分输入电压转换为电流，然后再转换至以地为参考的电压；其输入放大器因采用高压制作工艺，能承受高共模电压，。毫无疑问，两个架构的不同将导致其性能差异，设计工程师在选择高端电流检测解决方案时必须考虑这些性能差异。通常，厂商的数据手册已提供了大部分信息，可根据精度、速度、功耗及其他参数对器件的类型做出正确判断。然后，器件架构内在的某些重大差异是无法在数据手册中立刻发现的，但这些也是非常重要的设计考虑事宜。下面给出了一些工程师在实现最佳解决方案时必须考虑的关键点。
带宽：由于输入衰减，许多差动放大器的带宽通常为电流检测放大器的1/5。不过，差动放大器较窄的带宽仍足以支持大多数应用。例如，许多电磁阀控制应用的工作频率不足20 kHz，，而电机控制出于噪声考虑，通常必须在20 kHz以上。通常，电磁阀控制检测平均电流，差动放大器的带宽非常适合这种应用。另一方面，对于电机控制来说，瞬时电流非常关键，尤其是测量电机相位时，因此，具有较宽带宽的电流检测器架构将更真实地反映实际电机电流。
共模抑制（CMR）：这两种架构之间输入结构的差异还导致CMR性能的不同。差动放大器通常具有精密跟踪精度高达0.01%的输入电阻。在直流电压时，这种匹配程度通常确保80 dB CMR。而电流检测放大器因其晶体管输入结构，可以获得更佳的匹配，因此其CMR不再取决于输入电阻的匹配，通常可以达到100 dB以上，除非共模电压较低。例如， AD8210在输入共模电压低于5 V时，其能提供的CMR值与差动放大器一样，为80 dB。在这个电压范围下，由于其内部存在着上拉电路，输入结构具有电阻性，CMR值与0.01%精密电阻匹配性相关。在整个范围内，电流检测结构将提供更好的共模抑制。
外部输入滤波影响：如果在高端电流检测应用中使用外部滤波，架构影响非常大。输入滤波器的目的是平滑输入噪声和电流尖峰，结构通常如图6所示。
图6. 输入滤波器
不管架构如何，每种放大器内部都有精密调整的输入电阻，任何附加的外部串联电阻都产生失配，从而带来增益误差和CMR误差，其计算公式如下（Rin是指定的放大器输入电阻）：
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