構建屬于你自己的差動放大器——有時1% 電阻就已經足夠了
發布時間：2014-9-9 15:54
發布者：eechina
關鍵詞：
差動放大器
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博文連載：看一個TI老工程師如何馴服精密放大器 通過上一篇文章，我們知道，集成差動放大器的高精確匹配的電阻器對于獲得需共模抑制至關重要。 然而，在一種相對常見的情況下，1% 電阻器和一個較好的運算放大器便可以構建一個完全合格的差動放大器。當我們在負載“低側”的情況下使用一個分流器進行電流測量時，共模電壓常常非常小。您可能會忍不住想要使用一個標準的非反相放大器來測量該分流器的電壓，因為分流器電壓為接地參考。但是，仍然可能會有較小的雜散接地電阻壓降。您可能需要一種差動測量方法對該電壓進行開爾文檢測，從而實現分流器的四線連接。 
由于雜散或者寄生電阻的壓降都很小，因此使用中等共模抑制比的差動放大器便已完全足夠。正如我們在上周的文章中所討論的那樣，如果在這種自制差動放大器的電阻器中，有兩個電阻器錯配 ±1%，則雜散電阻誤差電壓衰減 100x，也即 40dB 的共模抑制比。 如果這種寄生雜散電阻的唯一電流為已測得的負載電流，則所產生的誤差剛好為期望信號的增益誤差。它可以為正或者負增益誤差，具體取決于電阻器錯配的方向。但是，電路板或者系統中常常會存在其他電流，這些電流可能會形成與已測得的負載電流無關的電壓。 另外，圖 2 描述了一個低側測量案例。在這種情況下，您可能還會需要高精確電阻器匹配。此時，輸出電壓為偏移電壓，并且基準電壓應用于差動放大器的“參考”端。這樣做的目的一般是為了把輸出電壓升高至零以上，從而更加精確地處理接近零負載電流的信號。這種方法與我們上周介紹的方法極為相似。這種偏移電壓，同我們上周討論過的大共模輸入電壓很像。你需要精確的電阻率（例如：使用 INA133 時的電阻率），以確保 Vout 精確匹配 2.5V VR，從而成為參考電壓。 簡易差動放大器是一種重要的電路工具，每一名模擬設計人員都要了解其共模抑制屬性和電阻器匹配的相關問題。但是，需要注意的是，用于測量分流器電流的專用 IC 數量眾多。TI將這些 IC 都統稱作分流器電流監控器。它們可以在 -22V 到 +80V 的電壓范圍，對各種電阻器的電流進行測量。除電流外，它們中的一些還可以測量電壓，并計算出功率大小。利用本文介紹的分流器電流監控器選擇指南，看這些器件是否能夠滿足您的需要。
補充材料—下列 Excel 公式用于計算最接近的標準 1% 電阻值。復制下面藍色部分內容，將其粘貼至 Excel 單元格A2 中。在單元格A1 中放入某個電阻值，單元格A2 便會顯示出最為接近的 1% 值。您可以將 A2 復制到其他單元格，這樣便可以在其左側單元格顯示計算出的電阻值。 =IF(A1>(INT(0.5+100*POWER(10,IF(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1)))-ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)<0,ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)-1,ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0))/96))* POWER(10,INT(LOG(A1))-2)+INT(0.5+100*POWER(10,(IF(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1)))-ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)<0,ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)-1,ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0))+1)/96))*POWER( 10,INT(LOG(A1))-2))/2,INT(0.5+100*POWER(10,(IF(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1)))-ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)<0,ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)-1, ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0))+1)/ 96))*POWER(10,INT(LOG(A1))-2),INT(0.5+100*POWER(10,IF(96*(LOG(A1)- INT(LOG(A1)))-ROUND(96*(LOG(A1)-INT(LOG(A1))),0)<0,ROUND(96*(LOG(A1)INT(LOG(A1))),0)-1,ROUND(96*(LOG(A1)INT(LOG(A1))),0))/96))*POWER(10,INT(LOG(A1))-2)) 趕緊動手吧，試一試！ |
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