用RMS芯片进行交流电压的真有效值测量


在一个通过RMS专用芯片AD636测量交流电压输入信号时，发生一个故障现象：从电路一上电开始，芯片输出的有效值读数就在缓慢地发生漂移，且变化速度时快时慢，没有规律。由于这是一个精密测量电路，对测量精度要求较高，这样的测量读值无法到产品的规格和精度要求。因此必须加以改进。


分析该电路的设计，图2为该芯片的接线示意图。标记为Iout，RL，COM的分别是管脚10,1,2.其中Iout是RMS输出电流管脚，RL为负载电阻管脚，COM管脚为公共管脚。该芯片的工作原理是将一个正比于输入有效值的信号以电流源的形式输出，通过内接的一个RL负载电阻，将电流转换为电压。参照芯片的框图说明，Iout引脚正是这个输出电压，该信号接到后级电路进一步处理。概括来说，Vac in与COM构成输入测量信号，COM为输入参考地，Iout与RL构成输出信号，RL为输出参考地。按照芯片的推荐使用方法，将RL和COM管脚接在一起，并就近接入电路的参考地GND，如图中实线所示。


这种接线方法，从理论分析看不出有什么不妥之处。但是，在实际使用中，却产生严重的问题。原因何在？仔细查检其PCB设计，发现由于板上器件物理布局的限制，其输入信号Vac in是通过一条很长的走线连接到AD636芯片的，而其参考地则就近接入地平面GND上，离取样信号的参考地距离相当远。也就是说，输入信号的回流路径是与板上其他电路共用的，共地干扰就会叠加到输入信号上，从而出现故障。


解决该故障的措施是断开COM与RL的就近连接，单独走一条地线到该引脚。如图中虚线所示。虽然该走线最终也是连到GND地平面，但此时输入信号的回流路径已经改变，不再与其他电路共用地平面回流，因此也就不存在共地干扰的影响。实践表明，经过这样简单整改，故障完全消失，读数非常精确和稳定。


图2