Šiame straipsnyje lyginame srovės jutimo stiprintuvus ir diferencinius stiprintuvus, analizuodami jų architektūras, veikimo charakteristikas ir taikymo skirtumus. Išryškinami srovės jutimo stiprintuvų pranašumai pralaidumo, bendrojo režimo slopinimo santykio (CMRR) ir aukšto dažnio taikymo srityse.

Srovės jutimo stiprintuvų ir diferencinių stiprintuvų architektūriniai skirtumai

Skirtingai nuo diferencialinių stiprintuvų, kurie įėjimo įtampai silpninti naudoja įėjimo rezistorių tinklus, srovės jutimo stiprintuvai paprastai naudoja unikalią architektūrą. Jie naudoja aukštos įtampos įėjimo tranzistorius, kad tiesiogiai apdorotų dideles ir greitai kintančias bendrojo režimo įtampas, tuo pačiu tiksliai sustiprindami mažas diferencialines šunto įtampas (1 pav.).

1 pav. Srovės jutimo stiprintuvo pavyzdys

Diferencialiniuose stiprintuvuose įėjimo diferencialinis signalas pirmiausia susilpninamas rezistorių tinklu, o tada sustiprinamas iki pradinio įėjimo lygio su papildomu stiprinimu, kad būtų pasiektas galutinis signalo sustiprinimas išėjime. Susilpninto įėjimo signalo atkūrimas iki pradinės amplitudės sunaudoja dalį vidinio stiprintuvo stiprinimo ir pralaidumo sandaugos, aukojant pralaidumą, kad būtų pasiektas papildomas stiprinimas.

Priešingai, srovės jutimo stiprintuvai neslopina signalų dėl savo aukštos įtampos įėjimo tranzistorių, todėl nereikia papildomo stiprinimo koeficiento signalo amplitudei atkurti. Tai leidžia vidiniam operaciniam stiprintuvui išlaikyti daugiau pralaidumo signalo stiprinimui.

Srovės jutimo stiprintuvų našumo pranašumai

Pralaidumo pranašumas: Pavyzdžiui, diferencialinis stiprintuvas AD8206 turi mažo signalo -3 dB 100 kHz pralaidumą, o srovės jutimo stiprintuvas AD8210 siūlo 450 kHz pralaidumą. Padidintas srovės jutimo stiprintuvų pralaidumas idealiai tinka aukšto dažnio taikymams arba scenarijams, kai reikia aptikti greitus srovės pereinamuosius procesus.

Didelis bendrojo režimo slopinimo koeficientas (CMRR): srovės jutimo stiprintuvai paprastai pasižymi didesniu CMRR, paprastai 100–120 dB ar didesniu, o daugumos diferencialinių stiprintuvų CMRR yra nuo 80 dB iki 100 dB.

Bendrojo režimo įtampos diapazonas: Didesnio srovės jutimo stiprintuvų pralaidumo kompromisas yra vidinių slopinimo tinklų nebuvimas. Tai riboja jų gebėjimą priimti itin dideles bendrojo režimo įėjimo įtampas, palyginti su diferenciniais stiprintuvais. Tačiau srovės jutimo stiprintuvai vis dar palaiko aukštus bendrojo režimo įtampos diapazonus, paprastai nuo 80 V iki 100 V.

Srovės jutimo stiprintuvų privalumai greitai kintančios srovės matavimuose

Srovės jutimo stiprintuvai dažniausiai naudojami didelėms perjungimo srovėms matuoti. Matuojant šias sroves aukštoje apkrovos pusėje, bendrojo režimo įtampa šunto rezistoriuje gali greitai svyruoti tarp įžeminimo lygio ir maitinimo įtampos.

Šie greiti pokyčiai gali sukelti reikšmingus pereinamuosius signalus stiprintuvo įėjime. Kai kuriais atvejais bendrojo režimo įtampos pereinamieji signalai gali viršyti paties signalo amplitudę. Idealiu atveju stiprintuvas turėtų generuoti tik sustiprintą diferencinę jutimo įtampą atspindintį signalą. Tačiau praktiškai išėjime gali būti bendrojo režimo žingsninis atsakas.

Srovės jutimo stiprintuvai puikiai slopina greitai kintančių bendrojo režimo įtampos žingsnių sukeltus bendrojo režimo trumpalaikius šuolius, todėl jie ypač tinka srovės jutimo taikymams su greitai kintančia amplitude.

Srovės jutimo stiprintuvų taikymas trifazėse variklių valdymo sistemose

Puikus greito bendrojo režimo įtampos perjungimo pavyzdys yra trifazės variklio valdymo sistemos fazės srovės matavimas. Tokiose sistemose valdiklis siunčia impulsų pločio moduliacijos (PWM) signalus į keitiklio pakopą, kad būtų valdoma kiekviena variklio fazė (2 pav.).

2 pav. Trifazio variklio valdymo srovės jutimas

Šunto rezistorius nuosekliai sujungtas su varikliu, kad matuotų diferencinę įtampą jame ir užtikrintų momentinį srovės grįžtamąjį ryšį. Šis grįžtamasis ryšys leidžia valdikliui nustatyti kiekvieno signalo fazę. Kai ateina kiekvienas PWM impulsas, šunto rezistoriaus bendrojo režimo įtampa greitai persijungia per visą maitinimo diapazoną – nuo ​​V- iki V+. Šiems greitiems PWM perėjimams reikalingi stiprintuvai, pasižymintys dideliu pralaidumu ir efektyviai slopinantys trumpalaikius viršijimus kylančių ir krintančių briaunų metu.