Si quieres una solución enlatada, puedes utilizar un "amplificador de detección de corriente". Este es el nombre de la categoría en la que debes indagar en tu proveedor favorito.
Estos amplificadores se caracterizan por los parámetros habituales: offset, ancho de banda, rango de modo común aceptable, etc. Asegúrate de comprobarlo. Pero además tienen características adicionales.
Funcionan a partir de una fuente de baja impedancia (normalmente una derivación de corriente) por lo que se pueden despreciar los efectos del desequilibrio de la impedancia de la fuente en la CMRR debido a la alta impedancia de la fuente en la CMRR. Esto permite un circuito que es más simple y más barato que un amplificador de instrumentación. Un detalle importante es que normalmente un amplificador de detección de corriente es capaz de detectar una pequeña tensión en el lado de alta (en una derivación en la fuente de alimentación) a una tensión sobre su propia fuente de alimentación. Algunos pueden detectar con gran mod común negativo también. Algunos detectan la corriente sólo en una polaridad, otros en ambas. Por lo tanto, compruebe las especificaciones.
Por ejemplo, si tienes una alimentación de 3,3V para tu ADC, puedes alimentar el MAX4378 desde +3V3 y detectar la corriente en una alimentación de 24V.
Aquí hay una: MAX4376 pero hay muchos.
Para una derivación del lado de alta también podría utilizar un opamp cableado como un amplificador diferencial Sin embargo, si desea una alta ganancia, el rango de modo común aceptable de este circuito significa que requiere un amplificador óptico de entrada carril a carril alimentado desde el carril que desea detectar. Además, la salida está referenciada a la línea de alimentación, no a tierra, lo que es inconveniente, y es unidireccional. Un chip sensor de corriente es mucho más simple de usar.
Ahora si quieres un circuito discreto (ya que mencionas transistores discretos...)
Se podría utilizar un opamp discreto de bajo offset para implementar el circuito de Spehro. Para ello se necesitarían transistores adaptados como DMMT3904. El modo común de entrada tiene que incluir el carril positivo, lo que significa un darlington para añadir un poco de margen de tensión para evitar la saturación de los BJT en el espejo de corriente y el par diferencial.
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Es un circuito interesante (la ganancia es R6/R2) pero bastante complicado comparado con un amplificador SOT23 ya hecho.
Otro circuito rudimentario podría ser éste. Su salida está referenciada a tierra, pero hay un inconveniente voltaje de compensación de CC a corriente cero. Esto podría ser una ventaja, ya que significa que puede detectar la corriente en ambas direcciones, pero tienes que calibrar el desplazamiento de alguna manera.
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Este tiene una salida diferencial, con un modo común que puedes elegir. Si necesitas una salida referenciada a tierra de un solo extremo, se necesita un amplificador óptico adicional.
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Tenga en cuenta que el desplazamiento de todos estos circuitos dependerá de la adaptación entre los transistores del par diferencial. Siempre se puede utilizar un DMMT3904 que creo que está especificado para 1mV offset, pero eso no es tan bueno como un amplificador sensor de corriente decente.
La linealidad debería ser buena para el primero (es un opamp con realimentación). Los otros no utilizan realimentación, por lo que serán un poco menos lineales, pero son mucho más sencillos.
EDITAR:
Los dos últimos circuitos explotan el hecho de que la señal a amplificar se presenta a muy baja impedancia en la resistencia shunt de bajo valor, lo que significa que en lugar de utilizar las bases de los transistores como entrada podemos utilizar los emisores... porque como sabes el emisor es una salida, ¡pero también es una entrada de baja impedancia!
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No se trata de un amplificador, sino de un simple circuito de realimentación con un par de entradas diferenciales Q6,Q7 polarizadas a través de Q5. El espejo de corriente Q8,Q9 dirige la corriente de salida del par diferencial hacia Q10. Intenta mantener igual el voltaje en los emisores Q6,Q7 inyectando una pequeña corriente de ajuste a través de Q10 que cambia el voltaje del emisor Q7 para hacerlo igual al voltaje del emisor Q6. Así que esta corriente es proporcional a la tensión que se mide en la derivación, y puesto que esta corriente se crea a través de R8, obtenemos una tensión de salida amplificada en R8.
De nuevo, no esperes milagros en cuanto a precisión o tensión de offset, pero es una versión mucho más simple del primer esquema y con un rendimiento similar.
