前置差分測量電路及具有該電路的測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試測量領(lǐng)域，特別涉及一種前置差分測量電路及具有該電路的測量 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于測量差分信號的測量設(shè)備通常具有前置差分測量電路，如專利名稱"一種前 置差分放大器輸入范圍擴展方法及前置差分放大器"，專利號為200610112619. 7的專利中 公開了一種前置差分測量電路。參考圖1，前置差分測量電路1包括同相輸入緩沖器U1、反 相輸入緩沖器U2、前饋網(wǎng)絡(luò)、差分輸出中點電位偏置電路Vref、輸入方式選擇器件K1，前饋 網(wǎng)絡(luò)包括緩沖器U3，電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻R7，輸入信號通過端子P和端 子N分別耦合到同相輸入緩沖器U1和反相輸入緩沖器U2,同相輸入緩沖器U1和反相輸入 緩沖器U2的輸出差分信號耦合到衰減網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過衰減網(wǎng)絡(luò)的信號耦合到ADC，從而完成對 端子P和端子N之間的差分信號的測量。
[0003] 在該專利中，為了穩(wěn)定ADC輸入信號的共模電平，提供了兩種共模電平穩(wěn)定方式：
[0004] 方式一、當K1斷開時，電路工作在不平衡模式，同相輸入緩沖器U1和反相輸入緩 沖器U2輸出的差分信號通過前饋網(wǎng)絡(luò)耦合到端子N，使得同相輸入緩沖器U1和反相輸入 緩沖器U2輸出信號的共模電平穩(wěn)定在預(yù)定的電平上，該預(yù)定電平可以通過Vref設(shè)置。
[0005] 方式二、當K1閉合時，電路工作在平衡模式。Vref通過電阻R1和R2給端子P和 端子N的提供偏置電平，以達到設(shè)定ADC輸入共模電平的目的。
[0006] 但上述方法存在以下問題：
[0007] 1、在測量端子P和端子N之間的信號時，被測信號從端子P和N耦合到ADC時必 須經(jīng)過同相輸入緩沖器U1和反相輸入緩沖器U2。而實際中的同相輸入緩沖器U1和反相 輸入緩沖器U2是會引入誤差的，這些誤差包括：失調(diào)電壓誤差，失調(diào)電流誤差，輸入偏流誤 差，頻率響應(yīng)誤差，非線性誤差等。這些誤差會直接導(dǎo)致最終測量結(jié)果的誤差，從而限制測 量精度。
[0008] 2、前饋網(wǎng)絡(luò)的輸入為U1和U2的輸出，U1和U2給前饋網(wǎng)絡(luò)引入相位誤差，降低前 饋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
[0009] 3、U1和U2兼具有前饋網(wǎng)絡(luò)的放大器和前置差分放大器兩個功能。作為前饋網(wǎng)絡(luò) 的放大器時，通常要求放大器的頻率特性比較好。如果同時作為精密前置差分放大器使用 時，頻率特性和精度性能之間往往不能調(diào)和，導(dǎo)致整體測量性能受限。
[0010] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種既可以穩(wěn)定ADC輸入信號的共模電平，又不會帶 來額外誤差保證測量精度的前置差分測量電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種既可以穩(wěn)定ADC輸入信號的 共模電平，又不會帶來額外誤差保證測量精度的前置差分測量電路及具有該電路的測量裝 置。
[0012] -種前置差分測量電路，包括第一差分輸入端和第二差分輸入端，以及連接在第 一差分輸入端和第二差分輸入端之間的ADC單兀，所述第一差分輸入端和第二差分輸入端 用于接收差分信號，所述ADC單元用于對所述差分信號進行差模電壓測量，還包括一電平 檢測單元和一誤差放大單元，所述電平檢測單元用于檢測所述差分信號的共模電平，產(chǎn)生 檢測信號；所述誤差放大單元用于將所述檢測信號與一預(yù)設(shè)電平進行比較和放大，得到誤 差信號，并將該誤差信號反饋給第一差分輸入端。
[0013] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述電平檢測單元還可以包括一第一電阻和一第二 電阻，所述第一電阻連接在第一差分輸入端與電平檢測單元的輸出端之間，所述第二電阻 連接在第二差分輸入端與電平檢測單元的輸出端之間。
[0014] 在本發(fā)明所述的測量電路，所述電平檢測單元還可以包括一緩沖放大器，所述緩 沖放大器連接在所述第二電阻與第二差分輸入端之間。
[0015] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述第一電阻和第二電阻的阻值還可以相等。
[0016] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述的第一電阻和第二電阻的阻值之比還可以等于 所述緩沖放大器的增益。
[0017] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述的誤差放大單元還可以包括一運算放大器，所 述運算放大器的反相輸入端與電平檢測單元的輸出端連接，所述運算放大器的同相輸入端 接地，所述的運算放大器的輸出端與第一差分輸入端連接。
[0018] 在本發(fā)明所述所述的測量電路中，所述的誤差放大單元還可以包括一電流積分單 元，所述電流積分單元連接在所述運算放大器的反相輸入端與所述運算放大器的輸出端之 間。
[0019] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述的電流積分單元還可以包括一個第一電容，所 述第一電容連接在所述運算放大器的反相輸入端與所述運算放大器的輸出端之間。
[0020] 在本發(fā)明所述的測量電路中，還可以包括一用于產(chǎn)生所述的預(yù)設(shè)電平的電平產(chǎn)生 單元，所述的電平產(chǎn)生單元連接在所述運算放大器的反相輸入端與地之間，或連接在所述 運算放大器的同相輸入端與地之間。
[0021] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述的電平產(chǎn)生單元還可以包括一產(chǎn)生固定或可調(diào) 電壓的電壓源，所述的電壓源用于產(chǎn)生所述的預(yù)設(shè)電平，所述的電壓源連接在所述的運算 放大器的反相輸入端與地之間，或連接在所述運算放大器的同相輸入端與地之間。
[0022] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述的電平產(chǎn)生單元還可以包括一第三電阻，所述 第三電阻與所述電壓源串聯(lián)連接在所述運算放大器的反相輸入端與地之間，或串聯(lián)連接在 所述運算放大器的同相輸入端與地之間。
[0023] 在本發(fā)明所述的測量電路中，還可以包括一單端/差分切換開關(guān)單元，用于在單 端模式時，將第一差分輸入端與誤差放大單元斷開連接，并將第一差分輸入端連接到一固 定電平；在差分模式時，將第一差分輸入端與誤差放大單元連接。
[0024] 在本發(fā)明所述的測量電路中，所述的單端/差分切換開關(guān)單元還可以包括一偏置 電壓源、一第二電容、一單刀雙擲開關(guān)和一第四電阻，所述第二電容的一端與單刀雙擲開關(guān) 的輸出端連接后與第一差分輸入端連接，所述的第二電容的另一端接地，所述單刀雙擲開 關(guān)的第一輸入端與偏置電壓源的一端連接，偏置電壓源的另一端與地連接，所述單刀雙擲 開關(guān)的第二輸入端與所述第四電阻串聯(lián)后與誤差放大單元的輸出端連接。
[0025] 在本發(fā)明所述的測量電路中，還可以包括一直流供電電路，用于為電平檢測單元、 誤差放大單元、電平產(chǎn)生單元和ADC單元供電。
[0026] 本發(fā)明還提出了一種具有如上所述的前置差分測量電路的測量裝置。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的前置差分測量電路，通過使差分信號的共模電平 與預(yù)設(shè)電平的相等，使ADC輸入端信號的差模電壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)電平的水平上，由于在差分 信號輸入端與ADC單元的輸入端之間沒有串聯(lián)任何其他部件，因此不會為測量電路引入其 他誤差，提高了測量精度。
【附圖說明】
[0028] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中前置差分電路1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖2是本發(fā)明實施例中前置差分電路2的結(jié)構(gòu)示意圖。