使用AD620仪表放大器来实现扩展DSO功能

为了确定一个太阳能发电厂的 规格，需要准确地测量某个产品消耗的负载电流。该产品用于多个内部设备的开、关切换，间隔时间为数秒。但电流计显示电流瞬变的速度太快了，无法用目视观测，而我的经理要求提供有电流波形峰值的示波器照片。我推来了公司的车载DSO（数字存储示波器），在产品的正电源输入端串接了一个小阻值电阻器，试图在电流采样电阻器上作一个差分电压测量（Channel A减Channel B）。

很不幸，来自本地调频广播电台的 RF 噪声淹没了采样电阻器负载上少许波动所产生的电压，并且由于电源线路上无用的电压降而增加了电阻。最后，12V电压线路引入的一个电压偏移，限制了示波器准确解析差分小信号的能力，而这正是我要测量的内容。我断开示波器的交流接地，使其对采样电阻器而言为“悬浮”态，但迹线上的可见RF噪声更加明显。我曾考虑使用老式的模拟（非存储）示波器，但我得用DSO的存储功能来捕捉和打印我写报告所要求的波形。

遭到挫折后，我在工作台上寻找一些零散的元件，搭一个能解决这个问题的威廉希尔官方网站 。搜集到零部件中恰好有一个仪表放大器IC1，它可以出色地完成将小信号从高频背景噪声中提取出来的工作。放大器固有的低响应速度可以衰减 RF 噪声，而不会影响到对较低频率信号的放大。在放大器的输入、输出端增加RC低通滤波器，进一步衰减由附近的开关电源和数字逻辑威廉希尔官方网站 以及微处理器所产生的低频噪声。

通常情况下，我避免在模拟威廉希尔官方网站 上采用会辐射噪声的DC/DC转换器作电源。但是，现在DC/DC转换器IC2 却是一个方便且技术上可行的方案（图1）。一般来说，DC/DC转换器在负载电流升高时产生的噪声也更大，但在本威廉希尔官方网站 中，唯一的负载构成了仪表放大器，它只消耗几毫安电流。增加一些滤波元件可以进一步抑制噪声。

在正常运行情况下，消耗的电流在约300mA~800 mA之间波动。为尽量减少电源回路中产生的电压降，我用一个5mm×20mm、10A、250V 的保险丝F1作电流采样电阻器。保险丝上的电压降每100mA电流约为1mV，保险丝工作在标称值的一小部分，避免了测量中引入非线性因素。

增益设定电阻器R2值为475Ω，仪表放大器为Analog Devices公司的AD620，可提供105V/V 增益，产生约1V的输出，相当于流过分流器的1A电流。电容器C12与C13为高频噪声提供低阻抗通路。

责任编辑：gt