请提供能检测0.1uA~300mA范围的放大器选型

你好！我现在要设计一个电流检测设备，电流从0.1uA~300mA。设计思路如下：

1.电源必须用超低噪声LDO（5v to 3V或者 12V to 5V).

2.电流采样电阻采用2个温度系统好的电阻，例如用2个3 ohm +-0.1%，硬件根据放大器输出电压动态切换，电路是用一个还是2个电流采样电阻。

3.放大器输出后经过低通后送给ADC，然后用MCU采样这个ADC信号。

最近一直在找一个适合的运放，要求低失调输入电压，低输入偏置电流<10nA, 带宽（500KHz~1M），如果要准确检测非常小的电流，必须要考虑补偿放大器的Vos。麻烦您给出适合这个应用的运放和补偿的放大器的Vos方法，例如用DAC来补偿，如果有这方面的学习资料或者参考电路更好，非常期待你的回复，非常感谢！

另外如果要实现这个应用成本非常高，可以考虑测量电流从1uA~100mA，谢谢！

如果要实现这个应用成本非常高，可以考虑电流测量范围从1uA~300mA，谢谢！

这么宽的范围恐怕很难用一个量程去覆盖。能否用多个检测电阻进行量程切换呢？比如用三个电阻：0.1uA~10uA用100k，10uA~1mA用1k，1mA~300mA用10欧姆？

非常感谢你及时回复！ 由于是测量低电压供电电流，所以采样电阻本身压降不能忽悠，如果用3个量程，0.1uA~10uA用10K(压降从1mv~100mv), 10uA~1mA用100ohm（压降从1mv~100mv），1mA~300mA用1ohm（压降从1mv~300mv）。

设备要做成量程自动切换，并且把实时采样的电流用图形显示，因此如果设计成2个量程，硬件和程序都会简单些，看是否有没有这样的放大器。 如果实在没有麻烦推荐你说的3个量程的放大器，另外用什么电路补偿Vos，如果这个问题不解决，Vos以下的电流就测量不准。我是打算设备在使用的时候用程序自动校准这个Vos。

非常感谢！

Dragon

如果对于0.1uA以下电流的测量精度要求不高的话，有一个非常简单的方案：固定用1ohm检测电阻，电压信号经过简单的RC滤波后直接接入ADS1262（放大器+ADC集成器件）进行测量。对于这样的测量系统，我认为误差的来源主要是噪声，Vos的影响很容易消除：每次测量时先通过内部开关将输入通道短路，从ADC就可读出Vos的值，然后接入待测信号，测出信号+Vos值，两次读数之差即为待测信号。通过这种方法基本可以消除Vos的影响，剩下的就是噪声了。ADS1262的噪声最低可以做到27nV （峰-峰值）因此，单次测量最大的测量误差即为27nV，对于0.1uA信号和1ohm检测电阻，测量误差最大27%，1uA以上的电流测量误差就很小了。

若对于这种方案在1uA以下的测量精度不满意，那就得用开关切换检测电阻了。3个量程或2个量程都可以实现，只不过3量程时对于ADC的要求低些。

谢谢你回复！

你帮忙推荐的ADC，我有以下concern：

1. 最大data rates只有38400SPS，希望有1M SPS data rates，这样显示的电流波形解析度就高些。

2. 最低噪声27nV（PK-PK），datasheet描述最低是7nV，你说的27nV是通过什么方法计算出来的。

3. 价格的确是高大上，10美刀，不过还可以接受吧。

我打算用贵公司的2个通道的，12bit ， data rates 1MSPS的ADC,外置2.5V ADC Reference voltage，这样的好处，ADC参考电压源精度我可以控制。一路ADC测量电流，另外一路ADC测量负载上的电压，采用高端测试电流。 现在我不确定是用大采样电阻或者是用一个current sensor 100V/v gain 放大器和几个小的采样电阻好些。例如，之前说的分3个量程，0.1uA~10uA用10K(压降从1mv~100mv), 10uA~1mA用100ohm（压降从1mv~100mv），1mA~300mA用1ohm（压降从1mv~300mv），如果用这样的采样电阻，用12bit ADC不用加放大器也能测量到1mv。 另外一种是把3个量程的电阻减小100倍（100ohm，10ohm，0.1ohm），然后用一个current sensor 100V/V gain 放大器。 这两种实现方式，除了采样电阻压降差别之外，是否还有其它的差别，如噪声，测量精度等等。我不确定用哪种更好。

如果用放大器的好些，麻烦推荐下贵公司的放大器和ADC，如果ADC要求1MPSP data rates，那运放带宽是否也要1M以上。

关于量程自动切换，用2个比较器和MOSFET从放大器输出信号来自动切换3个量程同时产生电平信号告诉MCU，也顺便推荐下贵公司的比较器，貌似只对速度有要求，其它功耗什么都没有要求。

还有LDO，麻烦推荐下低噪声的，输入电压就是USB的5V。

谢谢！

Dragon 

1. 采样率应该根据信号带宽来定，而不应根据显示的要求来定吧？如果信号带宽不宽而仅仅是为了提高显示的解析度，那完全可以通过内插的方式增加采样点数，使显示出来的波形看起来平滑一些。至于带宽，如果是如此微弱的电流信号，我想带宽应该不会宽。作为电流源，其内阻是很高的，高内阻和线路上的杂散电容构成的低通滤波就会使信号带宽很低。

2. 7nV是噪声的均方根值，27nV是峰-峰值。我按照峰-峰值噪声估计误差是比较保守的。

3. ADS1262是比较贵，但它可以节省其他方面的成本。采用ADS1262的话，是有可能免去量程切换的，因为它自身的噪声极低，有可能只用同一个电阻直接测量1uA到300mA的电流。这样就省去了用于量程切换的继电器。还有，如果有三个量程的话，三个量程就需要分别校准，校准的成本比较高，如果用ADS1262可以节省这方面的成本。当然，如果希望用廉价的ADC，那就必须分成多个量程，这回增加继电器的成本和校准成本。

4. 低噪声的LDO你可以看看TPS7A4901。

5. 电流检测放大器用来检测比较大的电流精度比较高，但检测几个毫安以下的小电流误差会比较大。

谢谢回复，我工作经验只是一些简单普通的放大信号应用，还没有这么小电流放大经验。

1.被测试的东西是低功耗的产品，如贵公司低功耗的蓝牙芯片CC2640，还有低功耗SOC WiFi,它们的工作电流从uA级到mA级，当MCU运行的时候，电流变化速度还是很高的，如果采样速度够快，能检测到产品的瞬间的电流，例如500K to 1M。38.4k采样速度感觉不够。

2. 在这个电路中，电流源输出阻抗应该是采样电阻，然后经过low paass RC filter 送到ADC或者运放，因此I-V输出阻抗还是很小的。

3. 切换量程不能用继电器，因为我是测量MCU动态电流，由于继电器反应慢都是几十毫秒级别，我是用运放检从i-V放大器输出端取信号，然后控制MOSFET，由硬件自动切换量程，这个速度应该是us级。另外继电器的寿命也是问题。

4.如果用三个量程，是用大点电阻采样，还是用小的电阻加放大器的好。

5. 不论是用ADS1262还是用3个量程来做都可以，就是要运放的带宽和ADC采样的速度高点，例如500k~1M左右，类似做虚拟仪器，所以成本还好，但不能跟市面的皮安电流分析仪相比，采样率都是1G, 带宽200M，这个价格都是万级别了。

谢谢！

1. 任何芯片，要确保正常工作，都需要在VCC上加足够大的旁路电容，通常是一个10u加多个0.1uF组合。这种情况下，即使芯片电源电流的带宽很宽，但，串联在VCC上的检流电阻上的电压信号带宽并不宽。假定检流电阻1Ω，旁路电容10uF，那么，检流电阻上电压信号的带宽也就顶多16kHz，测量电路做那么高带宽没有意义。另一方面，测量带宽很宽会使大量店员噪声、负载噪声进入测量通道，这种情况下根本无法测量微安级的小信号。

2. 这种情况下的待测信号实际上就是电压信号了，不是我之前假定的电流信号了，前提不同了。

3. MOSFET本身的漏电流会超过0.1uA，如果用MOSFET就别想准确测量1uA以下的电流。

4. 如果是电路的电源电流测量，通常不允许串大电阻的，会导致电路工作不正常，恐怕只能用小电阻加放大器的方式。

5. 如1.所述，我不认为做很高带宽有意义。如果将检流电阻串联于电源与VCC旁路电容之间，那么你实际上是看不到很快速信号的，快速信号都被旁路电容旁路了（这正是其存在的意义）。如果将检流电阻放在旁路电容与VCC引脚之间是有机会看到高速信号的，但那很可能导致芯片不能正常工作。