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在采用反相运算放大器的反馈环路中,高共模差动放大器有助于最高达500 V的高压差分测量.
用低压电子器件监控电力线电压或其它大信号有两种常用解决方案：一种是用高电阻分压器衰减输入,后接一个运算放大器作为缓冲器；另一种是使用高输入阻抗的反相运算放大器.这些方法有几个不足之处：一是主要适用于单端测量,易受接地噪声影响；二是无法抑制共模电压；三是电阻的功耗不同,导致增益误差.
更好的方法是使用差动放大器,比如图2所示的单位增益差动放大器AD629,可以抑制极高的共模信号,在采用15 V电源时最高可达270 V.为了实现这一高共模电压范围,可用精密的内部电阻分压器将同相信号衰减20倍.其它内部电阻恢复该增益,以提供差分单位增益.基准输入接地时,完整的传递函数为：VOUT等于V+N - V-N
通过激光晶圆修正实现电阻匹配,使共模抑制(CM R)最低达86dB.
图1所示是一个非常有用的应用,它利用AD629和一个运算放大器,这里是AD708,提供可调增益.差分输入信号加在差动放大器Al,它可抑制输入端的任何共模电压.增益为1时,输出端信号与该差分输入相同.然后,输出电压加在运算放大器A2的输入端,A2被配置为一个增益为R2/Rl的电压反相器,该反相器的输出电压加在差动放大器的基准电压引脚(Ref+)上,乘以增益19,然后与Al的输出相加.该负反馈环路的输出为：
电容Cl (100 nF)与电阻R2 (20k Q)使环路保持稳定,并将带宽设置为约1 kHz.
该电路所能处理的最大差分信号由放大器Al和A2的输出范围决定.当R2/Rl小于或等于1时,放大器Al的输出将首先饱和.采用±15 V电源时,该电路可以处理峰峰值最高达520 V的差分电压.采用±10 V或±SV电源的系统分别可以处理峰峰值最高达320 V或120 V的差分电压.当R2/Rl大于1且放大器A2具有轨到轨输出时,上述范围分别可以扩展至接近600 V、400 V和200 V的峰峰值.
电压增益db:10.5.3 旁路电容对电压增益的影响
环路周围的负反馈有助于降低运算放大器Al输出端所接受的电压.这意味着,即使存在大差分电压,该电路的输入范围也能抑制大共模电压.
从存在50 V共模电压时测量400V峰峰值差分信号的结果可以看出,此电路允许非常大的差分输入,能够抑制共模电压,并可以由电阻R2与Rl的比值来设置差分增益,便于用户选择适当的衰减水平.差动放大器内部的电阻经过精密激光修正,并采用低漂移薄膜材料制造,因此系统不会出现电阻自热误差.
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电压增益db引用文献:
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