運(yùn)算放大器能充分抑制共模噪聲,如60-Hz噪聲,但是其抑制共模噪聲的能力隨頻率的升高而降低。在這一方面,可以在運(yùn)算放大器不起作用處增加共模電容器(CCM)來濾除共模噪聲。在所給的例子中,f3dB-CM設(shè)置為大約160 kHz。不要使用電容量較大的CCM來進(jìn)一步改善共模抑制性能。如果CCM電容器的電容值太大,匹配又不良,共模噪聲就會(huì)轉(zhuǎn)換成(由于電容器值失配而引起的)差模信號,于是,放大器會(huì)將其作為合法信號來處理。
一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則是選用對設(shè)定輸入帶寬最有意義的CDIFF值。然后,選用CCM,使其電容量小到1/10,最好為1/100。并要確保這些電容器具有合理的容差和良好匹配。溫度系數(shù)很小的陶瓷電容器價(jià)格低廉,非常適合用做CCM。此外,還要記住運(yùn)算放大器電源引腳之間適當(dāng)去耦也是非常重要的,因?yàn)閭鲗?dǎo)噪聲也可通過電源進(jìn)入,尤其是在運(yùn)算放大器直接由高端電源線供電(如圖所示)時(shí)。
該電路的輸出阻抗等于ROUT, 因此,如果你將該電路輸出端連接到一個(gè)具有相對較低輸入阻抗的ADC(例如許多微控制器中的ADC),那就要使用跟隨器來緩沖輸出,以防止輸出端無謂加載 和引起重大差錯(cuò)。幸運(yùn)的是,如果使用的是雙運(yùn)算放大器,就可以將剩余的運(yùn)算放大器配置成跟隨器,從而在不增加空間的情況下,很方便地完成這一任務(wù)。
規(guī)定使用±15V電源的滿擺幅運(yùn)算放大器,可以由高達(dá)30V的電源供電。在由較高電壓的電源供電時(shí),圖3所示電路非常理想。運(yùn)算放大器僅承受齊納穩(wěn)壓器 兩端的電壓,而輸出晶體管則提供必要的以地為基準(zhǔn)的電平移動(dòng)。對高端電壓最大值的唯一限制是,它不可超過輸出晶體管的額定擊穿電壓。
圖3,在進(jìn)行高壓直流電流檢測的場合,齊納穩(wěn)壓器為運(yùn)算放大器提供了一個(gè)高端基準(zhǔn)電源。
要注意的是,運(yùn)算放大器的參考點(diǎn)是相對于其V+電源端的,而在前面電路中則是相對于V-電源端的。這就要求你用npn晶體管(或n溝道FET)去替換pnp晶體管(或p溝道FET),并觀察反相和同相輸入端的合適取向。在其他情況下,適用于前面電路的公式、論述、濾波技術(shù)和工作原理同樣適用于這一電路。這個(gè)電路的唯一不利之處是,如果輸出要求緩沖的話,它必須使用一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器。
這些電路都很靈活,通常具有良好的性能。不過,根據(jù)運(yùn)算放大器、晶體管和濾波器電路的最終選用情況,進(jìn)行測試并確保在整個(gè)預(yù)期的電流測量范圍內(nèi)具有足夠 的順應(yīng)性,這始終不失為明智之舉。你只要在電路受到負(fù)載電流階躍變化時(shí),用示波器監(jiān)測基極電壓或柵極電壓,就可以驗(yàn)證這一穩(wěn)定性。
表1列出了 現(xiàn)成的電流檢測集成器件,這些器件的體系結(jié)構(gòu)與本文中所述的相同。不過,盡管表1所列的許多器件可能相互之間“功能相同”,但不可能找到任何一種非獨(dú)家生 產(chǎn)的器件。在選用這樣一種器件時(shí),要確保其電壓額定值在設(shè)計(jì)的電源電壓范圍之內(nèi)。有些器件可進(jìn)行雙向電流檢測,并可能具有比較器來提供“行程”指示。有些 器件的實(shí)際額定工作溫度為-40℃至+125℃,使其在汽車和工業(yè)中的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。
IR21XX系列的獨(dú)特之處在于,其浮動(dòng)溝道體系結(jié)構(gòu)允許在高達(dá)600V的電位下進(jìn)行高/低端電流檢測。其輸出不是模擬電壓,而是正比于被測電流的輸出脈沖寬度。它允許在沒有ADC的情況下進(jìn)行微處理器接口。此外,它還可通過光耦合器來傳遞脈沖寬度,實(shí)現(xiàn)真正的隔離。
表1還列出了一些可供選用的霍爾效應(yīng)型電流檢測器件?;魻栃?yīng)型電流檢測可實(shí)現(xiàn)電流變壓器那樣的完全隔離;兩者的區(qū)別就在于霍爾效應(yīng)既適合直流電流檢測又適合交流電流檢測。
表1所列器件絕非完整無缺,許多制造商會(huì)定期在其產(chǎn)品系列中增加電流檢測器件,并且以甚至更快的速度淘汰一些產(chǎn)品。