Этот совет показывает один из способов расширения диапазона синфазных напряжений до ±425 вольт на примере разностного усилителя A1 (AD629). С резисторов R1 и R2 снимается входное синфазное напряжение. Полученное напряжение преобразуется (инвертируется) операционным усилителем A2 (AD8671) с коэффициентом G = –R3·(1/R1 + 1/R2). R1 и R2 должны быть достаточно большими для минимизации нагрузки на A2.

Сигнал с выхода A2 прикладывается к выводам опорного напряжения A1. Он инвертирован и, следовательно, действует в противовес входному синфазному напряжению, понижая напряжение в точках 1 и 2, тем самым расширяя синфазный диапазон системы.

Допустим что V_CM = 425 В и G = –1/50, тогда V_REF = –8,5 В

V_{NODE 1,2} = V_IN+·(20K/400K) + (380K/400K)·V_REF

V_{NODE 1,2} = 425·0,05 – 0,95·8,5 = 13,175 В. Полученное значение лежит внутри диапазона входных синфазных напряжений усилителя A1.

При синфазных напряжениях ±425 В на разностном усилителе будет рассеиваться около 1 Вт мощности, поэтому необходимо поддерживать температуру перехода ниже максимального уровня, заданного в спецификации.

Напряжение, приложенное к выводам опорного напряжения, присутствует на выходе разностного усилителя в виде синфазного напряжения. Для подавления синфазного напряжения выходы усилителей A1 и A2 подключаются к входам инструментального усилителя A3 (AD8221), который оставляет только разностный сигнал. При необходимости напряжение V_DIFF может быть усилено и отфильтровано. Компоненты R_FIL и C_FIL задают необходимую полосу сигнала.

Необходимо учитывать насыщение усилителя A1, напряжение на выходе которого равно V_DIFF + V_REF. При одинаковой полярности V_DIFF и V_REF A1 может перейти в насыщение, наоборот, при их различной полярности A1 может выдержать большую разность сигнала на входе без насыщения. Изменение полярности V_DIFF на противоположную V_REF позволяет максимизировать диапазон разностных сигналов. Правильная полярность дифференциального выхода может быть восстановлена путем перестановки входов A3.

Схема расширения диапазона синфазного напряжения до 425 В