几百伏电压下也能进行低成本测量,这款放大器你心水吗?
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图1. AD8479:增益为1/60的功能框图。
对于低通滤波器,单极点RC滤波器会达到所需效果。还需要将低通滤波器中的电阻保持为最小值,以减少缓冲器的噪声,因为运放输入端的电流噪声乘以电阻值以及电阻本身的热噪声会最终影响运放的输出噪声。此外,电阻值太小将需要大滤波电容才能实现相同的–3 dB频率,这可能会超过AD8479的驱动容性负载能力。如前所述,直流增益为1/60,为了保证运放的稳定,300 kHz时的增益应为单位增益。因此,由于使用了单极点RC滤波器,其应在5 kHz时发生滚降。为了实现上述特性,RC值选择10 nF和3.16 kΩ其RC也是标准电阻和电容值。
图2. AD8479:增益为1/60的示意图。
图3. AD8479:增益为1/60的改进功能框图。
图4. AD8479:增益为1/60的示波器输入和输出信号捕获。
图5中的示波器显示了30 V p-p、100 kHz输入信号的结果。和图4中一样,漏斗电路在100 kHz时也衰减1/60。
图5. AD8479:100 kHz时增益为1/60的示波器输入和输出信号捕获。
图6显示AD8479漏斗电路的阶跃响应。用15 V p-p方波驱动输入端可以实现建立时间在几微秒以内的250 mV p-p阶跃响应。
图6. AD8479:增益为1/60的脉冲响应。
由于AD8479漏斗放大器配置会以比标准AD84791倍增益低的多的增益(衰减)获得差分信号,因此噪声得以降低。对于漏斗放大器的配置,100 Hz的频谱噪声密度为27 nV/√Hz, 0.1 Hz至10 Hz范围内的电压噪声峰峰值为580nV。如您所见,这些噪声值大约是AD8479数据手册中列出的噪声值的1/60,因此滤波器和缓冲器对噪声的影响可以忽略不计。这是由于在两级放大器电路中,第二级的噪声和失调电压被第一级的增益分压而至衰减。由于从AD8479 Ref–引脚到AD8479输出引脚之间的增益为–59,此(-1)为缓冲器噪声和失调电压将减小的因子(1/(59+1))。
图7. AD8479:增益为1/60的峰峰值噪声(nV) 0.1 Hz至10 Hz。
AD8479的两个关键指标是失调电压和共模抑制比。由于AD8479的直流噪声增益现在约为1,因此AD8479内运算放大器的失调电压将是AD8479数据手册中标称失调电压的1/60th,AD8479 B级的失调电压为±1 mV)。由于从AD8479的Ref–到其输出的直流增益,缓冲器的失调电压实际上降低了60倍,因此AD8479本身的失调电压是造成电压失调的主要原因。此电路产生的最大失调电压为±17 μV。同样,由于AD8479运算放大器的直流噪声增益不再为60,AD8479中的CMRR误差也不会增加60倍。由于CMRR是共模增益与差分增益的比值,这两个量都减少了60倍,因此对于AD8479漏斗放大器电路,这两者的CMRR是相同的,AD8479 B级的CMRR为90 dB。
一种应用是测量交流电动机的电压和电流。由于交流电源是数百伏电压,因此很难准确监测电流和电压。由于AD8479能够在这些电压下工作,因此可以使用分流器测量通过电机的电流。使用上述电路可以实现电机电压的测量,由此可轻松实现精确的功率监控解决方案。
图8. AD8479:增益为1/60的高电压阻抗测量。
尽管AD8479是固定单位增益放大器,但仍可实现精密漏斗放大器。漏斗放大器可用于许多应用,包括补充测量针对相关电压加载所需要的高压电流的测量。虽然漏斗放大器的带宽限制了输入电压范围,但典型的市电频率在限定的输入电压频率范围以内,因此对于这些类型的测量,此电路性能是理想的。
AD8479
- 共模电压范围:±600 V
- 轨到轨输出
- 固定增益:1
- 宽电源范围:±2.5 V至±18 V
- 电源电流:550 μA(典型值)
- 出色的交流规格
- 共模抑制比(CMRR):90 dB(最小值)
- 310 kHz带宽
- 高精度直流性能
- 增益非线性度:5 ppm(最大值)
- 失调电压漂移:10 µV/°C(最大值)
- 增益漂移:5 ppm/°C(最大值)
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