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，因為只有一只電阻器消耗功率而發(fā)熱。這種電阻的自熱和相關的變化會導致很大的線性誤差。這些方法的另一個問題與放大器有關。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，因為沒有噪聲增益（例如，在低頻時有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和一個零點，從而穩(wěn)定了電路并且增大了系統(tǒng)帶寬。極點頻率為
 
    fp = 1/ ( 2π (380k+20k) 30pF) = 13 kHz.
 
    零點頻率為
 
    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)的輸出與輸入關系曲線。
 
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。 

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