測量系統中的電流是監控系統狀態的基本但功能強大的工具。借助先進技術，電子或電氣系統的物理尺寸大大縮小，功耗和成本降低，而性能方面幾乎沒有太大的妥協。每個電子設備都在監控自己的健康狀況和狀態，這些診斷提供了管理系統所需的重要信息，甚至決定了其未來的設計升級。

　　人們越來越需要測量系統中從微小電流水平到幾安培電流的廣泛電流范圍。例如，在以下情況下，可以確定系統中流動或消耗的電流的高動態范圍：

　　1. 除正常運行外，睡眠/非活動電流還可確定整體負載性能和電池/電源功率估計。

　　2. ATE/測試環境需要處理微小/低微安電流水平到安培水平的電流，以進行研發或生產級測試。

　　3. 生產車間環境用于發現生產問題(IC 下的助焊劑、不必要的焊料短路或開路)以及正常的操作功能測試。

　　4. 工業設備監控，開啟和關閉期間的功率耗散提供了設備的健康狀況，例如，監控設備中的正常電流和漏電流以確定其隨時間的磨損。

　　在高達 80V 的較高電壓電平(共模電平)應用中，外部的簡單電流檢測放大器 (CSA)(但采用復雜的集成電路設計，其架構迎合精度和準確度)和檢測電阻是測量電流時大多數問題的解決方案。電流檢測放大器目前具有一流的準確度和精度，可以滿足實現微安電流水平的需求，同時仍保持更好的信噪比 (SNR) 性能，以提供系統設計所需的測量分辨率。

　　然而，對于設計人員來說，選擇優化的 CSA 并非易事。需要考慮以下幾點權衡：

　　1. 可用供應

　　2. 最小可檢測電流(表示器件的輸入失調電壓 (V OS ) 有多低)

　　3. 最大可檢測電流(轉換為最大輸入檢測電壓 (V SENSE ))

　　4. R SENSE上允許的功率耗散

　　由于差分電壓范圍由電流檢測放大器的選擇決定，因此增加 R SENSE值可提高較低電流值測量的準確性，但較高電流下的功耗較高，這可能是不可接受的。此外，檢測電流的范圍也會減小(I MIN：I MAX)。

　　降低 R SENSE值更有利，因為它可以降低電阻的功耗，增加感測電流范圍。降低 R SENSE值會降低 SNR(可以通過平均輸入噪聲來改善)。應該注意的是，在這種情況下，設備的偏移會影響測量的準確性。通常，在室溫下進行校準可以提高系統準確性，消除偏移電壓，但會增加某些系統的測試成本。

　　對于大多數 CSA， V SENSE-RANGE通常為 100mV，輸入失調電壓約為 10μV。請注意，如果選擇 V SENSE_MIN為 10xV OS因子，則在未校準系統中，這最多可為 ±10% 的誤差提供 3 個十倍頻程。同樣，如果選擇 100xV OS ，則可以實現 ±1% 的誤差范圍，但動態范圍會縮小到 2 個十倍頻程。因此，動態范圍和精度之間存在權衡：收緊精度預算會降低 V SENSE_MIN規定的動態范圍，反之亦然。

　　需要注意的一點是，在 CSA + R SENSE系統中，R SENSE(公差和溫度系數)通常是系統總精度的瓶頸。與其他替代方案(如電量計、集成芯片電阻的 CSA、使用運算放大器的差分放大器的分立實現)相比，由于其簡單、可靠和成本合理，這仍然是業界監控/測量系統電流的有效做法?？梢哉业礁叩燃壍墓詈蜏囟认禂禉z測電阻，但價格更高。應用在溫度范圍內的總誤差預算需要等于 R SENSE 產生的誤差。

　　無電阻傳感解決方案：

　　對于需要測量更高動態范圍電流(從幾百微安到幾安培)的應用，集成電流傳感設備 (U1) 是一種非常有用且有效的解決方案。該解決方案符合以下標準：

　　1. 集成傳感元件(無電阻)

　　2. 大于 4 個十進制電流感應動態范圍

　　3. 電流輸出功能(與160Ω LOAD 一起提供0-1V V OUT，與所有 ADC /微控制器輸入兼容以實現電流)。

　　集成傳感裝置取代了外部傳感電阻，它位于 V DD輸入和負載 (LD) 輸出之間，能夠測量 100uA 至 3.3A 的系統負載電流 (I LOAD )。內部增益模塊的增益為 1/500，可在 ISH 時提供輸出電流，即 。160Ω 電阻從 ISH 電流輸出連接到 GND，將 V ISH電壓輸出轉換為 0V 至 1V。

　　在 3A 負載電流下，傳感元件設備上的 V DD和 LD之間的壓降約為 60mV，相當于僅 180mW 的功耗，而在較低的電流值下，感測 100μA 范圍時觀察到的總誤差在 10% 左右。由于在較高電流負載下功耗較低，并且在較低電流水平下仍能保持改進的誤差預算，該方案優于傳統感測電路。因此，需要更寬電流感測范圍(高達 3A 感測)的應用可以從該方案中受益。

　　具有擴展線路/輸入電壓的無電阻傳感解決方案：

　　輸入電壓范圍擴展，其中 U1 的電源電壓現在可以接受更高的線路電壓，最高可達 6V 至 36V。齊納二極管 (D1) 將 V DD和 PFET (M1) 柵極之間的電壓維持在 5.6 V。大部分高壓線路被 M1 吸收，M1 的源極被鉗位到距 V DD輸入電壓約 4V-4.5V，從而將 U1 工作電壓 (V DD -V SS ) 維持在其正常工作范圍內。然后，這個 M1 的源極電壓偏置 M2 PFET 的柵極電壓。M2 PFET 源極位于 V SS (U1) + V TH(M2)確保 U1 ISH 輸出在可接受的電壓水平范圍內。ISH 電流輸出和 R1 產生相對于 GND 的 0 至 1V 輸出。