Wzmacniacz różnicowy mierzy wysokie napięcia

f_1

Na rysunku 1 pokazano dwie metody pomiaru dużych sygnałów.
Pierwszy wykorzystuje dzielnik napięcia z dwoma rezystorami i bufor wyjściowy, a drugi zawiera inwerter tłumiący i rezystor wejściowy o wysokiej rezystancji.
Oba te podejścia obarczone są błędami nieliniowości pomiaru, ponieważ tylko jeden rezystor rozprasza moc, co prowadzi do jego samonagrzewania i związanej z tym zmiany rezystancji.
Ponadto wzmacniacz i pozostałe rezystory wprowadzają kombinację prądu przesunięcia, napięcia kompensacji, efektów CMRR (common-mode-rejection-ratio – współczynnik tłumienia sygnału wspólnego), błędu wzmocnienia i dryftu, co może znacznie zmniejszyć ogólną charakterystykę systemu.
Oparty na układzie scalonym AD629 firmy Analog Devices obwód, pokazany na rysunku 2 może mierzyć napięcia wejściowe przekraczające 400Vpp z błędem liniowości poniżej 5 ppm.
Obwód tłumi swój sygnał wejściowy o współczynnik 20 i dostarcza buforowany sygnał wyjściowy.
Umieszczenie rezystorów wzmacniacza i tłumika na wspólnym chipie zapewnia, że oba rezystory w łańcuchu tłumika działają w tej samej temperaturze.
Stopień wejściowy wzmacniacza wykorzystuje tranzystory superbeta, aby zminimalizować prąd przesunięcia i błędy wynikające z błędów prądu polaryzacji.
Zastosowanie stuprocentowego sprzężenia zwrotnego przy niskich częstotliwościach nie powoduje żadnego wzmocnienia szumów, a napięcie przesunięcia i jego dryft nie powodują prawie żadnego błędu.
Przy stuprocentowym sprzężeniu zwrotnym układ AD629 jest niestabilny, a kondensator 30pF dodaje biegun i zero do wzmocnienia sprzężenia zwrotnego, aby ustabilizować obwód i zmaksymalizować przepustowość systemu.
Częstotliwość bieguna fP można obliczyć na podstawie wyrażenia:
fP = 1/2π × (380kΩ + 20kΩ) × 30pF = 13kHz.
Poniższe równanie określa częstotliwość zerową fZ:
fZ = 1/2π × (20kΩ) × 30pF = 265kHz.
f_2

 

 

 

 

 

 

f_3

Rysunek 3 pokazuje wydajność wzmacniacza z wejściem 400Vpp (górny przebieg) i odpowiadającym mu sygnałem wyjściowym 20V (dolny przebieg).

f_4

Na rysunku 4 wykres pokazuje liniowość dla sygnału wejściowego 50V/dz. i sygnału wyjściowego 5V/dz.
Wykres błędu liniowości pokazany na rysunku 5 obrazuje nieliniowość względem sygnału wejściowego 400Vpp. 

f_5

Autorzy: Moshe Gerstanhaber i Chau Tran

pełny materiał w pliku pdf

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.