在本文中，我們比較了電流檢測放大器和差分放大器，分析了它們的架構、性能特徵和應用差異。重點介紹了電流檢測放大器在頻寬、共模抑制比（CMRR）和高頻應用的優勢。

電流偵測放大器和差分放大器之間的架構差異

與依靠輸入電阻網路來衰減輸入電壓的差分放大器不同，電流檢測放大器通常採用獨特的架構。它們利用高壓輸入電晶體直接處理大且快速變化的共模電壓，同時準確放大小的差分分流電壓（圖 1）。

圖 1. 電流檢測放大器範例

在差分放大器中，輸入差分訊號首先透過電阻網路衰減，然後以額外的增益放大回原始輸入電平，以在輸出端實現最終的訊號放大。將衰減的輸入恢復到其原始訊號幅度會消耗內部放大器的部分增益頻寬積，從而犧牲頻寬來實現額外的增益。

相較之下，電流檢測放大器由於其高壓輸入電晶體而不會衰減訊號，從而無需額外的增益來恢復訊號幅度。這使得內部運算放大器可以保留更多的頻寬用於訊號放大。

電流偵測放大器的性能優勢

頻寬優勢：例如，AD8206差動放大器的小訊號-3dB頻寬為100 kHz，而AD8210電流偵測放大器的頻寬為450 kHz。電流檢測放大器的頻寬增加使其非常適合高頻應用或需要檢測快速電流瞬變的場景。

高共模抑制比 (CMRR)：電流偵測放大器通常表現出較高的 CMRR，通常在 100 dB 至 120 dB 或更高的範圍內，而大多數差分放大器的 CMRR 在 80 dB 至 100 dB 之間。

共模電壓範圍：電流偵測放大器的較大頻寬的代價是缺乏內部衰減網路。與差分放大器相比，這限制了它們接受極高共模輸入電壓的能力。然而，電流檢測放大器仍然支援高共模電壓範圍，通常在 80 V 到 100 V 之間。

電流檢測放大器在快速變化電流測量的優勢

電流檢測放大器通常用於測量大開關電流。當測量負載高端的這些電流時，分流電阻兩端的共模電壓可能會在地電平和電源電壓之間快速波動。

這些快速變化會在擴大機的輸入端造成明顯的瞬變。在某些情況下，共模電壓瞬變可能會超過訊號幅度本身。理想情況下，放大器應該只產生反映放大差分感測電壓的輸出。然而，在實際應用中，輸出可能會表現出共模階躍響應。

電流檢測放大器擅長抑制由快速變化的共模電壓階躍引起的共模瞬態尖峰，使其特別適合幅度快速變化的電流檢測應用。

電流檢測放大器在三相馬達控制系統的應用

快速共模電壓切換的一個主要例子是三相馬達控制系統的相電流測量。在這樣的系統中，控制器會向逆變器級發送脈衝寬度調變 (PWM) 訊號以驅動馬達的每個相（圖 2）。

圖 2. 三相馬達控制電流偵測

分流電阻與馬達串聯，以測量馬達兩端的差分電壓，提供瞬時電流回授。此回授使控制器能夠確定每個訊號的相位。隨著每個 PWM 脈衝的到來，分流電阻器的共模電壓會在整個電源範圍內快速切換，從 V- 到 V+。這些快速的 PWM 轉換要求放大器具有高頻寬，並能有效抑制上升沿和下降沿的瞬態過衝。