在許多工業應用中，都需要在高共模電壓情況下檢測小差分電壓，以實現對電流的監控。但在高共模電壓情況下，輸出電流的檢測電路比較復雜，而且精度難以保證。采用新型高側電流傳感器AD8205可以簡化其檢測電路，并能大大提高其檢測和控制的精度。

AD8205是美國模擬器件公司推出的一種單電源高性能差分放大器，典型單電源供電電壓為5V，其共模電壓輸入范圍為-2~65V，可以耐受-5~+70V的輸入共模電壓，適用于高共模電壓情況下檢測小差分電壓的工業設備中。它的增益固定為50V/V，工作溫度范圍為-40~+125℃，失調電壓溫漂小于15V/℃，增益溫漂小于30ppm/℃(環境溫度可高達125℃)，在整個規定溫度范圍內具有優良的直流性能，其從直流到100kHz的頻帶范圍內具有高達80dB的共模抑制比。因此其測量環路誤差小，精度高，非常適合用于馬達控制、傳動控制、磁懸浮控制、車輛動力控制、燃料噴射控制、引擎管理和DC-DC變換等控制系統中。

內部電路結構及其工作原理

AD8205的內部電路由A1和A2兩個集成運放和一個電阻網絡，以及一個小參考電壓源和偏置電路構成，其電路結構如圖1所示。

圖1 高側電流傳感器AD8205內部電路原理圖

A1的前置衰減由電阻RA、RB、RC組成，可將共模電壓衰減到合適的輸入電壓范圍內。兩組衰減器構成橋式網絡，衰減率為1/16.7。輸入信號經過衰減以后，使得輸入信號的幅值保持在供電電源電壓范圍以內，當輸入電壓超過供電電源電壓或低于公共地端的電壓時，內部參考電壓起作用，使得放大器在輸入負共模電壓信號時仍然可以正常工作。當電橋平衡時，共模電壓信號產生的差分輸入信號為0V。當然，輸入網絡同時也衰減了輸入差分電壓信號，放大器A1將衰減后的信號放大26倍，其輸入和輸出都采用差分形式以獲得最大的交流共模抑制比。另外電阻RA、RB、RC、RD和RF通過激光校準后的電阻匹配率優于0.01%，這種高精度校準使得器件能夠獲得超過80dB的共模抑制比。

放大器A2將A1輸出的差分信號轉換成單端信號，并放大32.15倍。參考輸入端VREF1和VREF2都經過電阻RREF連接到A2的同相輸入端，使得輸出可以任意調整到所需要的輸出電壓范圍內。當兩個參考輸入端并聯使用時，參考電壓從輸入到輸出的增益為1V/V；當單獨使用任何一個參考輸入端時，其增益為0.5V/V。AD8205的總增益由衰減電路的衰減率1/16.7、A1的放大倍數26和A2的放大倍數32.15構成。AD8205具有300μA的吸收下拉電流能力，采用A類PNP管接上拉電阻輸出。

輸出方式設置?單極性輸出

此方式一般用來測量流過采樣電阻上的單方向變化的電流。有兩種基本模式：以地為參考和以V+為參考的輸出模式。在單極性工作模式下，當差分輸入為0時，輸出可以偏置到負向(接近地)或正向峰值(V+)。當差分電壓加到輸入端時，輸出將反向移動到峰值。這時滿幅輸出所對應的輸入差分電壓幅值接近100mV，它的極性由輸出電壓的靜態設置所決定。當偏置到正向峰值時，輸入差分電壓應該為負，輸出由正向峰值下降；反之，若靜態偏置到地，則輸入差分電壓應該為正，輸出由0上升。

(a)以地為參考 (b)以V+為參考
圖2 單極性輸出連接方式

以地為參考的輸出連接方式如圖2(a)所示。它的兩個參考輸入端都接到地上，當輸入的差分電壓為0時，其輸出被偏置到反相峰值(約0.05V)。

以V+為參考的輸出連接方式如圖2(b)所示。它的兩個參考輸入端都連接到正電源上，當輸入的差分電壓為0時，其輸出被偏置到正相峰值(約4.8V)。