一个高端电流检测电路设计
电子设计宝典 2024-08-08



这个电路是ADI的AD629的原理(,这种电路设计的很巧妙,只是不清楚是否有专利问题。

图中的参数是按照AD629的内部参数标注的,按照图中的参数,这个放大器的增益为1,共模范围为运放本身共模范围的20倍。

图中R3、R5在原电路中是一个20k的电阻,21.1k电阻的精确值应当是21.11……k。把这个电阻分成两个,一方面为了方便大家理解,另一方面在实际使用的时候可以避免了非标准电阻值的问题。在这个电路中,为了保证电路平衡,要求R1=R1、R3=R4、R5=R6。这三对电阻的平衡决定了放大器的共模抑制比。
这个放大器的参数选择如下:
增益:
G=R4/R2
共模电压范围倍数:
N=(R1+R3//R5)/(R3//R5)

N其实非常简单:
同相端就是一个分压器,把R3和R5看做一个电阻,比如叫R3',R1和R3'分压之后不超出运放的共模范围运放就能正常工作,所以:
N=R3'/(R1+R3')
同理,假设输出电压为零(输入端只有共模信号没有差模信号的时候),反相输入端同样是一个分压器,计算方法和结果都和同相端相同。

共模电压范围是运放的一个参数,只要运放的两个输入端电压均不超过这个范围,生产运放的厂家保证运放能按照预期的方式正常工作;反之,当共模电压范围被超出了,厂家不保证运放的性能。

实际使用中,保证运放不超出规定的共模电压范围是设计工程师的职责。
事实上,运放往往能稍稍超出规定的共模电压范围而能正常工作,但如果你这样设计,如果电路工作不正常,你只能找自己的麻烦。

差模输入电压范围对运放本身来说实际上没有太大的意义,因为运放具有很大的开环增益,所以运放闭环的时候两个输入端之间的差模电压是极小的一个电压差值。这个差值等于输出电压除以开环电压增益。如果运放输入端的电压差值稍大,运放的输出端就饱和了,这时候运放实际上成了电压比较器。

要讨论差模输入电压范围,必须考虑包括外接元件在内的整个电路,比如一个差分放大器。对于差分放大器,差模电压范围主要限制是:最大差模输入电压不能使运放输出电压出现限幅饱和状态。

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