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- 信號鏈
由于電池測試設備要求輸出電壓電流精度較高，特別是動力電池測試系統，這就需要我們弄清每一級信號調理環(huán)節(jié)。典型框圖如圖 1 所示，由于一級信號放大倍數在 50～100 范圍，分流電阻壓降較小，微伏級別的電壓變化都會造成萬分位的誤差。
圖 1 電壓環(huán)與電流環(huán)
一級信號放大
輸入偏置電壓造成的的直流誤差在設備后校準工序中可以消除掉，但是根據溫度，輸入輸出條件而變化的誤差卻很難通過線性校準消除掉，一級主要影響因素有：
1． 放大器的 Input voltage offset drift
一般根據設備的溫升值，選取合適的取值范圍，通常應用場景如表一所示：
表 1：典型應用環(huán)境
電流檢測采用儀表放大器 INA821：溫漂 0．4 ＆micro；V／°C
可以得知大電流時，分流電阻壓降 60mV，溫漂帶來的 INA821 輸出漂移為 0．4＊50＝20 ＆micro；V，此時誤差為 0．0333％，實際電路板的溫升低于 50℃，因此 INA821 在實際使用中也占據較好的優(yōu)勢。同時也可以選型零溫漂器件如 INA188。
2． 放大器的共模抑制比 CMRR
在高精度的電池測試設備中通常使用具有良好噪聲環(huán)境高可靠性的高側電流檢測方法，由于共模電壓較高，需要使用共模抑制比較高的放大器。首先，共模抑制比可以表示為
Ad 為共模增益，Acm 為差模增益，共模抑制比帶來的誤差可以表示為
Vin＿cm 輸入共模電壓，Vin＿d 為輸入差模電壓，共模誤差似乎是一個可以被校準的誤差，當共模電壓不變時，這的確可以被軟件校準抵消掉，而由于實際的分容電池電壓是從 0V 增長到滿電 4．2V，此時共模電壓隨著充放電時間而變化，那么共模誤差將會成為不可校準的誤差了，此時需要選用 CMRR 較高的器件。在增益 100 倍時，根據式（1）（2）給出幾種不同器件 CMRR 帶來的誤差：
3． 其他因素
其他無源器件的選擇上如分流器等，也有采用溫度補償的方法可以降低溫漂帶來的誤差，這里不做贅述。
當然也有存在一些廠家通過實現多段擬合的方法盡量降低校準時的非線性誤差，但是由于批量生產時的一致性問題，這需要很大的工作量通過批量的數據校驗，找出具有普適性的溫漂多段校準折線，但是如果因為一致性的問題也容易導致出現過擬合誤差。
第二級補償器的設計
補償器中運算放大器這一級的增益 10 倍以內，補償器的輸出電壓在 1V 以上，通常運放的噪聲以及溫漂都在微伏級別，造成的誤差也只是十萬分位的差值。由于電池測試設備所需要的輸出動態(tài)響應不高，因此補償器參數的設計只需要保證良好的穩(wěn)態(tài)特性即—充足的相位裕度，較大補償器的直流增益。
電流指令給定與數據采集
小電流電池測試設備只需要一兩片 ADC 與 DAC 可以解決整機的電流指令的傳輸與信息的采集，采用如圖 2 所示的結構，多 MUX 的方案可以實現主控板 ADC 或 DAC 與測試通道 1：128 或者 1：256 的用量。
圖 2 MUX ＆ ADC 采樣電路
由于前面提到系統軟件校準技術，因此誤差主要來源于 ADC 非線性誤差 INL，溫漂，以及考慮在小電流電池測試設備中，讀取系統中所有通道的電壓電流值的時間可以為秒的量級，因此需求的采樣率不需要很快，但是為了滿足千分之一的電流精度，需要 bit 位 12bit 以上的成本敏感型 ADC，如：
而大電流電池檢測設備中，目前市面上新出廠的設備可達 0．02％，那么需要 ADC 精度較高，且每通道采樣率大于 1kHz，提高系統的電壓電流值刷新率，允許雙極性差分輸入的 ADC 提供更寬的電流變化范圍，同時保證了從儀表放大器到 ADC 檢測所有信號鏈中的參考均為地。采樣速率低于 100kHz 時，delta－sigma 的 ADC 較為常見使用：建議采用 ADS131M08
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