擴展DSO功能的儀表放大器

為了確定一個太陽能發(fā)電廠的 規(guī)格，需要準確地測量某個產(chǎn)品消耗的負載電流。該產(chǎn)品用于多個內(nèi)部設(shè)備的開、關(guān)切換，間隔時間為數(shù)秒。但電流計顯示電流瞬變的速度太快了，無法用目視觀測，而我的經(jīng)理要求提供有電流波形峰值的示波器照片。我推來了公司的車載dso（數(shù)字存儲示波器），在產(chǎn)品的正電源輸入端串接了一個小阻值電阻器，試圖在電流采樣電阻器上作一個差分電壓測量（channel a減channel b）。

很不幸，來自本地調(diào)頻廣播電臺的 rf 噪聲淹沒了采樣電阻器負載上少許波動所產(chǎn)生的電壓，并且由于電源線路上無用的電壓降而增加了電阻。最后，12v電壓線路引入的一個電壓偏移，限制了示波器準確解析差分小信號的能力，而這正是我要測量的內(nèi)容。我斷開示波器的交流接地，使其對采樣電阻器而言為“懸浮”態(tài)，但跡線上的可見rf噪聲更加明顯。我曾考慮使用老式的模擬（非存儲）示波器，但我得用dso的存儲功能來捕捉和打印我寫報告所要求的波形。

遭到挫折后，我在工作臺上尋找一些零散的元件，搭一個能解決這個問題的電路。搜集到零部件中恰好有一個儀表放大器ic1，它可以出色地完成將小信號從高頻背景噪聲中提取出來的工作。放大器固有的低響應(yīng)速度可以衰減 rf 噪聲，而不會影響到對較低頻率信號的放大。在放大器的輸入、輸出端增加rc低通濾波器，進一步衰減由附近的開關(guān)電源和數(shù)字邏輯電路以及微處理器所產(chǎn)生的低頻噪聲。

通常情況下，我避免在模擬電路上采用會輻射噪聲的dc/dc轉(zhuǎn)換器作電源。但是，現(xiàn)在dc/dc轉(zhuǎn)換器ic2 卻是一個方便且技術(shù)上可行的方案（圖1）。一般來說，dc/dc轉(zhuǎn)換器在負載電流升高時產(chǎn)生的噪聲也更大，但在本電路中，唯一的負載構(gòu)成了儀表放大器，它只消耗幾毫安電流。增加一些濾波元件可以進一步抑制噪聲。