采用儀表放大器的0V壓降分流器

無(wú)源分流器用于測(cè)量流經(jīng)一個(gè)相對(duì)小阻值電阻的電流，一般對(duì)較大功率設(shè)備其滿量程壓降為60 mV，而對(duì)電子儀器為200 mV。與之類似，電流-電壓轉(zhuǎn)換器用于測(cè)量流經(jīng)檢測(cè)電阻的電流，它一般有更高的壓降。但在某些情況下，輸入端與地之間的壓降必須盡可能低，0V為理想值（與被測(cè)電流無(wú)關(guān)）。如果你的應(yīng)用需要這種特性，可以采用圖1中的電流-電壓轉(zhuǎn)換器。此電路中，電阻R1用作一個(gè)經(jīng)典的電流檢測(cè)電阻，儀表放大器檢測(cè)其上的被測(cè)電流，從而獲得壓降。該儀表放大器與R1不僅作為反相電流-電壓轉(zhuǎn)換器，而且也通過Point B處的一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)建立了一個(gè)電壓。這個(gè)電壓幅度等于R1上的壓降，極性與ΔVR1相反。最后的結(jié)果就是，輸入端A上的電壓值為理想的0V，無(wú)論流入輸入端的電流幅度與極性如何。


設(shè)計(jì)采用了ANALOG Devices公司的AD8223儀表放大器，因?yàn)樗腥笔?的電壓增益，這個(gè)值以高精度接近于理想值。在缺省增益時(shí)的典型增益誤差為0.03%，對(duì)B級(jí)IC的最差情況誤差為0.1%（參考文獻(xiàn)1）。當(dāng)增益為5且R1與R2有相同值時(shí)，可以得出，對(duì)輸入A的0V壓降，R3的值是R2的兩倍（圖2）。圖1中R1、R2和R3的都應(yīng)是高精度、低溫度系數(shù)型電阻。在R1和R2阻值為20Ω的實(shí)驗(yàn)電路中，存在著一個(gè)參照輸入端0.8 ?A的零漂電流，而在1 mA輸入電流時(shí)，輸入端A的壓降變化為0.27 mV。對(duì)負(fù)輸入電流，輸入端A上會(huì)出現(xiàn)類似負(fù)電壓變化。電路的傳輸常數(shù)（或互阻）為：(ΔVOUT)/(ΔIIN)=–5R。

因此，如果輸入電流為1 mA，則在輸出端出現(xiàn)-100 mV電壓。由于AD8223輸出的拉入電流能力大約是供出電流能力的2.5倍，因此對(duì)正電流，輸入范圍也為2.5倍。將電源從±5V增加到±12V，就可以進(jìn)一步增加正、負(fù)電流范圍；也可以使用12V和-5V。如果你的設(shè)計(jì)需要更高的輸入電流，就在儀表放大器輸出和電阻R3之間放一個(gè)精密電壓緩沖器，它要有相應(yīng)的高輸出電流能力。

發(fā)布者：博子