差分放大器测量高电压

　　图１示出了测量大信号的两种方法。种方法包括一个双电阻分压器和一个输出缓冲；第二种方法包括一个具有很大衰减的反相器。这两种方法都会引起测量误差，因为只有一只电阻器消耗功率而发热。这种电阻的自热和相关的变化会导致很大的线性误差。这些方法的另一个问题与放大器有关。放大器和电阻器的失调电流、失调电压、共模抑制比（ＣＭＲＲ）、增益误差和漂移可能会显著降低总体系统性能。

　　图２所示的电路可以测量超过４００　Ｖ的峰峰值电压（Ｖｐ－ｐ），其线性误差小于５　ｐｐｍ。该电路将输入信号衰减到１／２０然后通过缓冲输出。由于该放大器和两只衰减电阻器被封装在一起，所以衰减器中的两只电阻器串具有相同的温度。放大器电路级采用超β晶体管，因此失调电流和偏置电流误差都很小，另外，因为没有噪声增益（例如，在低频时有１００％的反馈），所以失调电压及其漂移几乎不会增加误差。

　　ＡＤ６２９不能稳定在１００％的反馈，所以３０　ｐＦ电容器给反馈增益增加了一个极点和一个零点，从而稳定了电路并且增大了系统带宽。极点频率为

　　ｆｐ　＝　１／　（　２π　（３８０ｋ＋２０ｋ）　３０ｐＦ）　＝　１３　ｋＨｚ．

　　零点频率为

　　ｆｚ　＝　１／　（　２π　（２０ｋ）　３０ｐＦ）　＝　２６５　ｋＨｚ．

　　图３是一幅性能波形图，示出了４００　Ｖ峰峰值输入电压（上图）和２０　Ｖ峰峰值输出电压（下图）。

　　图４也是一幅性能波形图，示出了输出信号与输入信号之间的关系，其中输入信号每刻度表示５０　Ｖ，输出信号每刻度为５　Ｖ。

　　图５示出了输出非线性误差与输入信号的关系曲线。

　　图１：如何测量高电压

　　图２：新的高电压测量系统

　　图３：性能波形图：上，输入电压（４００　Ｖｐ－ｐ），下，输入电压（２０　Ｖｐ－ｐ）。

　　图４：高电压测量系统的输出与输入关系曲线。

　　图５：高电压测量系统的非线性误差：

　　Ｙ轴：输出非线性误差，每刻度１０ｐｐｍ。

　　Ｘ轴：输入电压，每刻度５０　Ｖ。