一個(gè)簡(jiǎn)單的減法器或差分放大器可以由四個(gè)電阻器和一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成，如下圖 1 所示。它通常用于需要簡(jiǎn)單差分到單端轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中，例如電流檢測(cè)。

圖1

由虛短、續(xù)斷可以得出：

Vout=（V2-V1）R2/R1

R2/R1=R2'/R1' 對(duì)高 CMR 至關(guān)重要

CMR=20lg[(1+R2/R1)/Kr] 其中 Kr = R1/R2 與 R1'/R2' 的總分?jǐn)?shù)失配對(duì)于R2=R1情況 0.1% 總失配率 ≈ 66dB CMR

這個(gè)簡(jiǎn)單的電路存在幾個(gè)基本問(wèn)題。 首先，V1 和 V2 的輸入阻抗不平衡。 V1 的輸入阻抗是 R1，但 V2 的輸入阻抗是 R1' + R2'。 該配置在 CMR 方面也可能存在很大問(wèn)題，因?yàn)榧词故呛苄〉脑醋杩共黄胶庖矔?huì)降低可用的 CMR。 這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)與每個(gè)輸入串聯(lián)的匹配良好的開(kāi)環(huán)緩沖器來(lái)解決（例如，使用精密雙運(yùn)算放大器）。 但是，這增加了簡(jiǎn)單電路的復(fù)雜性，并可能引入偏移漂移和非線性。

該電路的第二個(gè)問(wèn)題是 CMR 主要取決于電阻比匹配，而不是運(yùn)算放大器。 電阻比 R1/R2 和 R1'/R2' 必須非常匹配才能抑制共模噪聲——至少與 ≥100 dB 的典型運(yùn)算放大器 CMR 一樣。 另請(qǐng)注意，絕對(duì)電阻值相對(duì)不重要。

從單個(gè)批次中挑選四個(gè) 1% 的電阻器可能會(huì)產(chǎn)生 0.1% 的凈比率匹配，這將實(shí)現(xiàn) 66 dB 的 CMR（假設(shè) R1 = R2）。 但如果一個(gè)電阻與其他電阻相差 1%，則 CMR 將降至僅 46 dB。 顯然，在該電路中使用普通分立電阻器（無(wú)需手動(dòng)匹配）可能會(huì)實(shí)現(xiàn)非常有限的性能。 這是因?yàn)樽詈玫臉?biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成 RNC/RNR 型電阻器容差約為 0.1%。

在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的差分放大器時(shí)，與其因?yàn)榫苓\(yùn)算放大器和單獨(dú)的電阻網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致更高的成本和 PCB 空間限制，不如尋找完全單片的解決方案。

差分放大器通常用于電流檢測(cè)應(yīng)用。 圖 2顯示了 AD8202 差分放大器的框圖，該放大器針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

圖2

A1 輸入放大器配置為增益為 10 的簡(jiǎn)單減法器或差分放大器。A2 放大器提供額外的 2 非反相增益。 當(dāng) AD8202 在 3.5 V 至 12 V 單電源電壓下工作時(shí)，薄膜電阻器的使用允許輸入共模電壓高達(dá) 28 V。薄膜電阻器還提供 0.01% 以內(nèi)的匹配，從而產(chǎn)生 80 dB的整體 CMR。

圖 3 顯示了 AD8202 如何在電池電流檢測(cè)應(yīng)用中配置為高側(cè)和低側(cè)操作。 鉗位二極管可保護(hù) AD8202 輸入免受功率器件突然關(guān)閉時(shí)可能出現(xiàn)的大電感尖峰的影響。 四端（開(kāi)爾文檢測(cè)）分流電阻器用于檢測(cè)電流。

圖3