1000多的高压差分探头我花50元搞定了怎么选型的？_电压_运放

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性能对标麦科信的那种(测试见第5章)。

1000多的高压差分探头我花50元搞定了怎么选型的？_电压_运放通讯

在剖析它的事理图前，我想先大略解释一下它的浸染，我为什么要做它以及它的性能指标。

一、什么是高压差分探头？

高压差分探头可以丈量高电压差分旗子暗记，并将其转换为示波器可吸收的低电压旗子暗记，进而安全的实现对高压电路的准确不雅观测和剖析。

二、为什么要花费精力做这个探头？

众所周知，高压差分探头须要搭配示波器利用。
购买一个示波器，就足够掏空打工人的钱包。
再加一个高精度的，可靠的高压差分探头，就得再花上千，自己买一个又谈何随意马虎？

以是……本文将供应一个超低本钱的DIY方案！
全开源！
电路解析超详细！
不怕你学不会！

三、项目指标/亮点

1.技能指标

电源输入：4.8V~5.5V，type C接口供电锂电池电压：满电电压4.2V50X增益带宽≥5MHz500X增益带宽≥50MHz输入电压≥800V且不击穿

2.功能亮点

所有物料是海内的厂商，方便好买支持锂电池和Type-C双电源供电，可边充边用，支持电源路径管理功能共模抑制尽可能的高，以应对工频滋扰制作了1200V高耐压输入的差分探头核心运放：SGM8061，500MHz带宽锂电池充电管理芯片：TP4057，充电电流为220mA隔离变换供电芯片：VPS8702，1W输出功率可快速拆卸线缆设计

想低本钱实现上述指标/亮点，如何设计电路？如何选型？

四、电路事理解析

充电管理与隔离变换事理图

衰减与放大事理图

PCB尺寸为35mm100mm，可免费打样。

高压差分探头PCB图

下面将电路分为5个模块，解析一下事理。

1.Type-C供电和路径管理

①利用D2将type C输入电源分割成为两个电源域，为路径管理行方便；

②加入了PD握手识别电阻，支持PD供电头利用；

③右手边的LED灯通过分压电阻掌握，用于电源指示与电池电量指示。

2.电池充电和路径管理

电池充电 采取最便宜的TP4057芯片设计。

电源路径管理 没有找到得当的芯片，以是选择手动切换 电源路径掌握（人工智能喔~）（又省下一笔）。

事情事理如下：

在利用电池供电，且按键按下的时候，将拉低Q2，Q3的栅极电压使其导通，让其正常事情，二极管 D5可以防止电流倒灌，避免被VPS8702拉低，影响该开关电路的事情。

在利用电源供电时，由VBUS电压经由D5逼迫拉高Q2，Q3栅极电压，禁止在外接供电时充电。
想避免5V供电直接对电池进行充电的条件是D2这个二极管，须要压差低。
压差太大的二极管会导致实际到达TP4057的电压低，会造成充电电流低等问题。

3.隔离变换供电与稳压滤波

隔离电压模块采取VPS8702设计，SOT23-6封装。
变压器采取EPC10设计，其功率容量最大3W。

想降落压差，怎么做？

由于运用工具是运放，须要双电源供电，为了降落压差，这里将两个肖特基二极管并联，增加RC串联电路以此降落反向规复尖峰，降落电源纹波，降落EMI滋扰。

个中，U14电容跨接在两个电源的地平面上，可以为变压器的高频滋扰供应一个回流路径。

经由电容滤波的纹波高达30mVpp，不知足哀求，怎么破？

须要经由磁珠的二次滤波。

这里的磁珠规格采取的是2KΩ@100MHz，电流200mA，个中最主要的是后面的两个稳压电阻。
由于后端电路须要花费一定的电流，使其磁珠产生压差才能让磁珠事情，经由磁珠之后，纹波降落到10mVpp了，这个纹波完备可以接管，经由LDO滤波还能降的更低。

电源处理到此结束了，供给给运放的电源电压是±2.5V，纹波是≤5mVpp的。
受限于示波器底噪，高频变压器的磁滋扰，不然该当是能达到手册上描述的50uV的纹波。

4.电压衰减电路与放大器

以下是6个设计解释：

一个1206电阻的耐压是200V，利用多个进行串联以提高耐压。
并联在电阻上的电容是进行相位补偿 的。
衰减网络设计为500:1，可以兼容市情上大多数高压差分探头，方便利用由于电阻的精度不能完备知足运放的共模抑制哀求，以是须要一个可调电阻 进行微调到得当的值由于运放失落调电压的存在，共模抑制调度好了，可能运放的输出轨道会偏，所设计了一个轨偏置电路旗子暗记处理电路的末了加上二极管进行钳位，避免大电压冲击运放

运放采取SGM8061设计，sot23-5封装，是单通道500MHz高速运放，也是电压反馈型运放。

利用三个高速运放组成仪表放大器，使其具有超高的共模抑制比，高精度输出。

不可避免的是，该运放的输入失落调电压真的是太大了，会导致在50X增益时的轨道偏移，我实际贴出来的板子，上面的402欧电阻用的是0.1%精度的，都挽救不了这种情形

U15，U17运放组成同向放大器，在断开仿照开关时，增益为1，接通仿照开关时，增益为10

把稳了！

由于是电压反馈型运放，所需的反馈电阻较大，同时对布线较为敏感，随意马虎自激振荡，以是加上了一个前馈电容，虽然稳住了环路，但是也降落了带宽，实属无奈之举。

根据运放的数据表格，可以看到，在输出增益为+10的时候，带宽是非常低的，只有不到10MHz，再加上前馈电容的影响，实际上还到不了10MHz。

末了的一级运放是作为输出级利用的，一个大略的差分转单端输出，输出端接了一个隔离电路。
这实在也是一个RC低通滤波器电路，避免运放负反馈环路与输出滋扰，-3dB带宽是106MHz。

运放的负反馈上的那个前馈电容紧张功能是调度方波旗子暗记过冲问题，副浸染是带宽会降落。

仿照开关基于BL1551B设计，最大导通频率是300MHz，寄生电容约5pF，略大了，V6版本也对负旗子暗记输入进行了优化，使其回勾变小，事情频率可以更高。

5.过压检测与告警电路

这属于低本钱的过压检测。