组别待测电流实际值待测电流测算值组别待测电流实际值待测电流测算值组别待测电流实际值待测电流测算值100.00146571.1327130142.262512.93157077.6028135148.7331012.93167584.0629140148.7341519.40178090.5330145155.2052025.87188597.0031150161.6662532.33199097.0032155168.1373038.802095103.4633160168 。

52、.1383538.8021100109.9334165174.6094045.2722105116.4035170181.06104551.7323110122.8636175187.53115058.2024115129.3337180187.53125564.6725120129.3338185194.00136071.1326125135.80表4.2 待测电流实际值与测算值图4.11待测电流的测量值与真实值图示在以上表格及图示中可以看出待测电流的测量值始终比其真实值要大 ， 虽然所测算得到的电流值与其实际值有一定误差 ， 但其变化趋势与真实值一致 。
误差分析在5.2中给出 。
4.4本章小结本章先验 。

53、证了所实现的电路是否符合要求 ， 检测了各个关键点波形及其变化是否与理论分析一致 ， 然后按设计要求对待测电流进行了检测验证 ， 绘图并简要分析了分析所得数据 ， 并由测量结果计算出待测电流值 。
五 ， 总结与分析5.1测量结果及误差分析将电流测量值与真实值相比较 ， 先分别求出其相对误差百分比 ， 再按待测电流依次增大的组别将其一一标注在散点图上 ， 如图5.1 ， 可以很清楚地看出其误差百分比随待测电流实际值的变化 。
图5.1 测量相对误差图示从图5.1中可以看出：（1）在待测电流值十分小 ， 不超过30mA时 ， 测量误差值变化剧烈 ， 有连续五个测量值的误差恒定在30%附近的同一值 ， 这说明在这个极小电流范围内 ， 测量误差十分大 ， 但其线性度 。

54、较好 ， 在该区间上 ， 电流值每增大5mA,均会引起正脉冲宽度发生相同的变化 ， 即增大0.04ms 。
（2）从35mA以后 ， 相对测量误差在总体上呈现减小的趋势 ， 但在局部上会逐渐增大 ， 然后迅速回落到某一较低误差百分比值 。
结合表格4.1分析原因可知 ， 出现突然回落的点是由于该点处正脉冲宽度变化值与前一组电流时的变化值一致 ， 而待测电流值随组别不断线性增大 ， 这样就出现如图5.1的局部变化 。
同时 ， 待测电流的相对测量误差随其真实值的增大而减小 ， 这说明本文设计的微电流测量系统更适用于测量在80mA以上的微电流 。
可以预想的是 ， 当待测电流值达到120mA以上时 ， 相对测量误差将会十分小 ， 测量效果会更理想 。
5.2改进措施在做出 。

55、了上述分析后 ， 考虑到测量过程的线性性 ， 若在所设计的测量系统中加入了一个直流电流放大模块 ， 用于以特定的倍数放大待测直流电流 。
如将20mA的待测电流放大至100mA ， 这时引起的铁芯磁化波形中的正脉冲宽度变化更加明显 ， 最终测量误差将更小 ， 效果更好 。
这种改进将产生一种更好的测量方案 。
可以使用MOS电流镜来实现待测电流的精确放大 。
电流镜是模拟集成电路中最基本的单元电路之一,它是一种能将电路中某支路的参考电流在其它支路上得以复制的电路 。
由于电流镜的电流复制能力,它常常被用来构成模拟集成电路和器件中的直流偏置电流源,成为模拟集成电路中应用最广泛的电路技术之一 。
目前,在差分运放电路及各种数据转换和信号处理电路 。

56、中都得到广泛应用 。
图5.2 NMOS电流镜如图5.2所示 ， 如果电流镜中有多个输出支路,则各支路的电流的比值就等于各NMOS晶体管的宽长比之比 ， 这种基本电流镜为几何比例电流镜 。
具体关系如下：因此 ， 当待测电流从Ir处流入 ， 从I1处流出进入检测电路 。
则根据上式 ， 选取宽长比之比为4时 ， I1值为待测电流实际值的4倍 。
这样 ， 由线性性可知 ， 检测电路中铁芯磁化波形的正脉冲宽度变化应该变成待测电流直接接入时的4倍 ， 更加便于观察和测量 ， 大大减小测量误差 。
5.3设计过程总结本文的预期设计目标是设计并实现可检测0100mA大小范围内直流电流的微电流传感器及其测量系统 ， 但由于误差因素 ， 在本文测量中考虑了0185mA的电 。

57、流范围 ， 虽然电流越小 。
直流微电流传感器设计中最关键部分是交流激磁振荡电路 ， 这部分电路的性能直接决定了测量系统的性能 ， 应注意以下几点：1) 首先保证振荡器能正常振荡 ， 要选用翻转速度足够快的运放 。
而且为了保证波形对称性好 ， 振荡稳定性好 ， 运放的失调和漂移也要尽量小 。
2) 任何互感器要降低误差 ， 都要尽量减小磁滞效应的影响 ， 磁环材料的磁滞回线面积要尽可能小 ， 这就要求磁环的材料具有足够高的磁导率和足够软的软磁性 。

稿源：(未知)

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标题：数字|数字直流微电流传感器的设计与实验验证( 九 )