差分放大器測量高電壓

　　圖1示出了測量大信號的兩種方法。第一種方法包括一個雙電阻分壓器和一個輸出緩沖;第二種方法包括一個具有很大衰減的反相器。這兩種方法都會引起測量誤差，因?yàn)橹挥幸恢?a target="_blank">電阻器消耗功率而發(fā)熱。這種電阻的自熱和相關(guān)的變化會導(dǎo)致很大的線性誤差。這些方法的另一個問題與放大器有關(guān)。放大器和電阻器的失調(diào)電流、失調(diào)電壓、共模抑制比(CMRR)、增益誤差和漂移可能會顯著降低總體系統(tǒng)性能。

　　圖2所示的電路可以測量超過400 V的峰峰值電壓(Vp-p)，其線性誤差小于5 ppm。該電路將輸入信號衰減到1/20然后通過緩沖輸出。由于該放大器和兩只衰減電阻器被封裝在一起，所以衰減器中的兩只電阻器串具有相同的溫度。放大器電路級采用超β晶體管，因此失調(diào)電流和偏置電流誤差都很小，另外，因?yàn)闆]有噪聲增益(例如，在低頻時(shí)有100%的反饋)，所以失調(diào)電壓及其漂移幾乎不會增加誤差。

　　AD629不能穩(wěn)定在100%的反饋，所以30 pF電容器給反饋增益增加了一個極點(diǎn)和一個零點(diǎn)，從而穩(wěn)定了電路并且增大了系統(tǒng)帶寬。極點(diǎn)頻率為

　　fp = 1/ ( 2π (380k+20k) 30pF) = 13 kHz.

　　零點(diǎn)頻率為

　　fz = 1/ ( 2π (20k) 30pF) = 265 kHz.

　　圖3是一幅性能波形圖，示出了400 V峰峰值輸入電壓(上圖)和20 V峰峰值輸出電壓(下圖)。

　　圖4也是一幅性能波形圖，示出了輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系，其中輸入信號每刻度表示50 V，輸出信號每刻度為5 V。

　　圖5示出了輸出非線性誤差與輸入信號的關(guān)系曲線。

　　圖1：如何測量高電壓

　　圖2：新的高電壓測量系統(tǒng)

　　圖3：性能波形圖：上，輸入電壓(400 Vp-p)，下，輸入電壓(20 Vp-p)

　　圖4：高電壓測量系統(tǒng)的輸出與輸入關(guān)系曲線0(Vp-p)

　　圖5：高電壓測量系統(tǒng)的非線性誤差：

　　Y軸：輸出非線性誤差，每刻度10ppm。

　　X軸：輸入電壓，每刻度50 V