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。第一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0(Vp-p)

　　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