阻以便将电流信号转换为电压信号。由于电缆绝缘状态不同，绝缘电阻范围在几兆欧到几千

兆欧不等[14]，故选取阻值为 200KΩ的电阻作为采样电阻，以保证叠加在电缆上的电压为 50V 的情况下可以获得较为合适的电压信号。为使信号与后面芯片的输入信号匹配，该系统需要

将检测信号放大 10000 倍，为了满足低噪声的设计要求，分为三级放大。

4。1。1 初级放大电路设计

设三级放大器中各级放大器自身产生的噪声功率各为P1、P2、P3，噪声系数各为F1、F2、

F3 ， 功 率 增 益 各 为 K1 、 K2 、 K3 ， 放 大 电 路 总 输 入 噪 声 功 率 为 Pi ， 输 出 噪 声 功 率 为

 F2−1文献综述

Po=K1K2K3Pi+K2K3P1+K3P2+P3。由费里斯公式可得放大电路的总噪声系数为F  =  F1 + +

 F3−1。可以看出，越是前级的放大器，其噪声系数对总噪声系数的影响越大。

K1K2本文选用低成本、低功耗、高精度仪表放大器 AD620。AD620 输入失调电压最大仅为 125

μV，输入失调电压漂移最大仅为 1μV / ℃，输入偏置电流最大仅为 2。 0nA，共模抑制比 为:93dB (min ; G = 10)，噪声电压仅为 0。 28μVP - P (0。 1～10Hz)[13]。并且只需在 1

脚和 8 脚之间接入一个电阻RG ， 即可精确设置增益， RG 与增益 G 存在如下关系： RG = 49。9kΩ⁄G − 1，特殊的，当RG=∞（即 1 脚 8 脚悬空不接）时，G=1。为提高 AD620 输 入过载能力，在两个输入管脚分别串联一个 400Ω的电阻。放大电路的原理图如图 4。2 所示, 通过改变RG来控制放大电路的增益。

图 4。2 AD620 放大电路原理图

由于用 AD620 构成的放大电路选择增益时只要控制RG的阻值即可，故为了提供精确的增 益，使用的电阻应该是精度为 0。1%~1%、温度系数小于 10ppm（10−6）/℃的电阻。表 4。1 给出了RG阻值与电路增益的对应关系。除了查表，还可以根据增益与电阻的关系来计算所需

要电阻的阻值。

表 4。1 RG阻值与电路增益的对应关系信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同称为输入阻抗匹配，传输线的 特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，实现阻抗匹配以免接入电路后对器材本身 的工作状态产生明显影响，并且可以得到最大功率输出。对于信号放大器而言，只要后一级 的输入阻抗大于前一级输出阻抗 5—10 倍即认为阻抗匹配良好。信号经过 I/V 转换后相当 于内阻很大的电压源，为实现阻抗匹配，第一级放大电路的放大倍数设为 1，AD620 的差分

输入电路为一个阻值约为 10GΩ的电阻与一个 2pF 的电容并联电路[13]，则可实现良好的阻抗 匹配。根据需要，第三级放大电路中令RG  = 100Ω，得到增益为 500 的放大电路。

4。1。2 AD797 构成的第二级放大电路来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

运算放大器 AD797 具有噪声低（等效噪声电压为 0。9nV/√Hz）、失真度低（在 20khz 的 情况下为-120dB）、转换速度高等优点，且失调电压漂移低、输入偏置电流和失调电流误差

低、增益选择方便，这些性能符合前置放大电路的设计要求。故本文用 AD797 构成的增益为 20 的放大电路构成第二级放大电路，其原理图如图 4。3 所示。在实际使用中，为避免供电 电源对整个系统的影响，通常采用并联多路旁路电容，通常一个 1-4。7μF 电容并联一个 0。1 μF 的电容就可满足要求，此外，在 5V 的电源附近设计了去耦电容，以防止芯片在上电过 程中，放大后的信号会因电流的突变而受干扰。8 脚连接一个 50pF 电容,起到失真补偿的作 用。表 4。2 给出了放大电路增益以及元件参考值的选择[15]。 XLPE电力电缆绝缘在线监测的研究与设计直流叠加法(6):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_93389.html