擴(kuò)展DSO功能的儀表放大器

為了確定一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電廠的 規(guī)格，需要準(zhǔn)確地測(cè)量某個(gè)產(chǎn)品消耗的負(fù)載電流。該產(chǎn)品用于多個(gè)內(nèi)部設(shè)備的開(kāi)、關(guān)切換，間隔時(shí)間為數(shù)秒。但電流計(jì)顯示電流瞬變的速度太快了，無(wú)法用目視觀測(cè)，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(lái)了公司的車載dso（數(shù)字存儲(chǔ)示波器），在產(chǎn)品的正電源輸入端串接了一個(gè)小阻值電阻器，試圖在電流采樣電阻器上作一個(gè)差分電壓測(cè)量（channel a減channel b）。

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

遭到挫折后，我在工作臺(tái)上尋找一些零散的元件，搭一個(gè)能解決這個(gè)問(wèn)題的電路。搜集到零部件中恰好有一個(gè)儀表放大器ic1，它可以出色地完成將小信號(hào)從高頻背景噪聲中提取出來(lái)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(huì)影響到對(duì)較低頻率信號(hào)的放大。在放大器的輸入、輸出端增加rc低通濾波器，進(jìn)一步衰減由附近的開(kāi)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(huì)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(gè)方便且技術(shù)上可行的方案（圖1）。一般來(lái)說(shuō)，dc/dc轉(zhuǎn)換器在負(fù)載電流升高時(shí)產(chǎn)生的噪聲也更大，但在本電路中，唯一的負(fù)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(jìn)一步抑制噪聲。