前置差分测量电路及具有该电路的测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测试测量领域，特别涉及一种前置差分测量电路及具有该电路的测量 装置。
【背景技术】
[0002] 用于测量差分信号的测量设备通常具有前置差分测量电路，如专利名称"一种前 置差分放大器输入范围扩展方法及前置差分放大器"，专利号为200610112619. 7的专利中 公开了一种前置差分测量电路。参考图1，前置差分测量电路1包括同相输入缓冲器U1、反 相输入缓冲器U2、前馈网络、差分输出中点电位偏置电路Vref、输入方式选择器件K1，前馈 网络包括缓冲器U3，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，输入信号通过端子P和端 子N分别耦合到同相输入缓冲器U1和反相输入缓冲器U2,同相输入缓冲器U1和反相输入 缓冲器U2的输出差分信号耦合到衰减网络，经过衰减网络的信号耦合到ADC，从而完成对 端子P和端子N之间的差分信号的测量。
[0003] 在该专利中，为了稳定ADC输入信号的共模电平，提供了两种共模电平稳定方式：
[0004] 方式一、当K1断开时，电路工作在不平衡模式，同相输入缓冲器U1和反相输入缓 冲器U2输出的差分信号通过前馈网络耦合到端子N，使得同相输入缓冲器U1和反相输入 缓冲器U2输出信号的共模电平稳定在预定的电平上，该预定电平可以通过Vref设置。
[0005] 方式二、当K1闭合时，电路工作在平衡模式。Vref通过电阻R1和R2给端子P和 端子N的提供偏置电平，以达到设定ADC输入共模电平的目的。
[0006] 但上述方法存在以下问题：
[0007] 1、在测量端子P和端子N之间的信号时，被测信号从端子P和N耦合到ADC时必 须经过同相输入缓冲器U1和反相输入缓冲器U2。而实际中的同相输入缓冲器U1和反相 输入缓冲器U2是会引入误差的，这些误差包括：失调电压误差，失调电流误差，输入偏流误 差，频率响应误差，非线性误差等。这些误差会直接导致最终测量结果的误差，从而限制测 量精度。
[0008] 2、前馈网络的输入为U1和U2的输出，U1和U2给前馈网络引入相位误差，降低前 馈网络的稳定性。
[0009] 3、U1和U2兼具有前馈网络的放大器和前置差分放大器两个功能。作为前馈网络 的放大器时，通常要求放大器的频率特性比较好。如果同时作为精密前置差分放大器使用 时，频率特性和精度性能之间往往不能调和，导致整体测量性能受限。
[0010] 综上所述，现有技术中缺乏一种既可以稳定ADC输入信号的共模电平，又不会带 来额外误差保证测量精度的前置差分测量电路。
【发明内容】
[0011] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种既可以稳定ADC输入信号的 共模电平，又不会带来额外误差保证测量精度的前置差分测量电路及具有该电路的测量装 置。
[0012] -种前置差分测量电路，包括第一差分输入端和第二差分输入端，以及连接在第 一差分输入端和第二差分输入端之间的ADC单兀，所述第一差分输入端和第二差分输入端 用于接收差分信号，所述ADC单元用于对所述差分信号进行差模电压测量，还包括一电平 检测单元和一误差放大单元，所述电平检测单元用于检测所述差分信号的共模电平，产生 检测信号；所述误差放大单元用于将所述检测信号与一预设电平进行比较和放大，得到误 差信号，并将该误差信号反馈给第一差分输入端。
[0013] 在本发明所述的测量电路中，所述电平检测单元还可以包括一第一电阻和一第二 电阻，所述第一电阻连接在第一差分输入端与电平检测单元的输出端之间，所述第二电阻 连接在第二差分输入端与电平检测单元的输出端之间。
[0014] 在本发明所述的测量电路，所述电平检测单元还可以包括一缓冲放大器，所述缓 冲放大器连接在所述第二电阻与第二差分输入端之间。
[0015] 在本发明所述的测量电路中，所述第一电阻和第二电阻的阻值还可以相等。
[0016] 在本发明所述的测量电路中，所述的第一电阻和第二电阻的阻值之比还可以等于 所述缓冲放大器的增益。
[0017] 在本发明所述的测量电路中，所述的误差放大单元还可以包括一运算放大器，所 述运算放大器的反相输入端与电平检测单元的输出端连接，所述运算放大器的同相输入端 接地，所述的运算放大器的输出端与第一差分输入端连接。
[0018] 在本发明所述所述的测量电路中，所述的误差放大单元还可以包括一电流积分单 元，所述电流积分单元连接在所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端之 间。
[0019] 在本发明所述的测量电路中，所述的电流积分单元还可以包括一个第一电容，所 述第一电容连接在所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端之间。
[0020] 在本发明所述的测量电路中，还可以包括一用于产生所述的预设电平的电平产生 单元，所述的电平产生单元连接在所述运算放大器的反相输入端与地之间，或连接在所述 运算放大器的同相输入端与地之间。
[0021] 在本发明所述的测量电路中，所述的电平产生单元还可以包括一产生固定或可调 电压的电压源，所述的电压源用于产生所述的预设电平，所述的电压源连接在所述的运算 放大器的反相输入端与地之间，或连接在所述运算放大器的同相输入端与地之间。
[0022] 在本发明所述的测量电路中，所述的电平产生单元还可以包括一第三电阻，所述 第三电阻与所述电压源串联连接在所述运算放大器的反相输入端与地之间，或串联连接在 所述运算放大器的同相输入端与地之间。
[0023] 在本发明所述的测量电路中，还可以包括一单端/差分切换开关单元，用于在单 端模式时，将第一差分输入端与误差放大单元断开连接，并将第一差分输入端连接到一固 定电平；在差分模式时，将第一差分输入端与误差放大单元连接。
[0024] 在本发明所述的测量电路中，所述的单端/差分切换开关单元还可以包括一偏置 电压源、一第二电容、一单刀双掷开关和一第四电阻，所述第二电容的一端与单刀双掷开关 的输出端连接后与第一差分输入端连接，所述的第二电容的另一端接地，所述单刀双掷开 关的第一输入端与偏置电压源的一端连接，偏置电压源的另一端与地连接，所述单刀双掷 开关的第二输入端与所述第四电阻串联后与误差放大单元的输出端连接。
[0025] 在本发明所述的测量电路中，还可以包括一直流供电电路，用于为电平检测单元、 误差放大单元、电平产生单元和ADC单元供电。
[0026] 本发明还提出了一种具有如上所述的前置差分测量电路的测量装置。
[0027] 与现有技术相比，本发明所述的前置差分测量电路，通过使差分信号的共模电平 与预设电平的相等，使ADC输入端信号的差模电压稳定在预设电平的水平上，由于在差分 信号输入端与ADC单元的输入端之间没有串联任何其他部件，因此不会为测量电路引入其 他误差，提高了测量精度。
【附图说明】
[0028] 图1是现有技术中前置差分电路1的结构示意图。
[0029] 图2是本发明实施例中前置差分电路2的结构示意图。