零漂移放大器


零漂移放大器

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零漂移放大器【零漂移放大器】零漂移放大器是指失调电压漂移接近于0的放大器 。它连续自动校正任何直流误差 , 实现超低水平的失调电压、时间漂移和温度漂移 。零漂移放大器的常见特性包括:超低失调电压和漂移、高开环增益、高电源抑制、高共模抑制以及零1/f噪声 。
工作原理自稳零型放大器 , 如AD8538、AD8638、AD8551和AD8571系列 , 通常分两个时钟阶段校正输入失调 。在时钟阶段A中 , 开关φA闭合 , 开关φB断开 , 如图1所示 。指零放大器的失调电压经过测量后 , 储存在电容CM1上 。在时钟阶段B中 , 开关φB闭合 , 开关φA断开 , 如图2所示 。主放大器的失调电压经过测量后 , 储存在电容CM2上 , 同时 , 储存在电容CM1中的电压调节指零放大器的失调 。进而 , 在处理输入信号时将总失调电压施加到主放大器上
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採样保持功能会将自稳零型放大器变为採样数据系统 , 使其容易发生混叠和折回效应 。低频时 , 噪声变化缓慢 , 因此两个连续噪声採样相减可实现真正的抵消 。高频时 , 这种相关性减弱 , 相减误差导致宽频成分折回基带 。因此 , 自稳零型放大器的带内噪声高于标準运算放大器 。为了减少低频噪声 , 必须提高採样频率 , 但这会引入额外的电荷注入 。信号路径仅包括主放大器 , 因而可以获得相对较大的单位增益频宽 。斩波放大器的工作原理图3显示斩波型放大器ADA4051的功能框图 , 它採用本地自动校正反馈(ACFB)环路 。主信号路径包括输入斩波网路CHOP1、跨导放大器Gm1、输出斩波网路CHOP2和跨导放大器Gm2 。CHOP1和CHOP2将来自Gm 1初始失调和1/f噪声调製到斩波频率 。跨导放大器Gm3检测CHOP2输出端的调製纹波 , 斩波网路CHOP3将该纹波解调回DC 。所有三个斩波网路的开关频率均为40 kHz 。最后 , 跨导放大器Gm4消除Gm1输出端的直流成分 , 否则 , 它会作为纹波出现在总输出中 。开关电容陷波滤波器(SCNF)有选择地抑制不需要的失调相关纹波 , 但不会干扰总输出中的有用输入信号 , 它与斩波时钟同步 , 以便完全地滤除调製分量 。
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常见套用零漂移放大器常用于使用低幅度信号、频率低于100Hz、要求高闭环增益的精密套用 。此类套用包括:精密电子秤、称重感测器、桥式/热电偶感测器前端、医疗仪器和精密计量设备 。设计技术零漂移放大器可以採用不同的技术来设计:自稳零、斩波或二者之组合 。每种技术都有其优缺点 , 适合不同的套用 。自稳零使用採样保持技术 , 由于噪声折回基带 , 其带内电压噪声较大 。斩波使用信号调製和解调技术 , 基带噪声较低 , 但在斩波频率及其谐波处会产生噪声能量谱 。为了降低低频噪声和斩波频率处的噪声能量 , 可以综合使用这两种技术 。相关问题与影响使用零漂移放大器时会遇到哪些套用问题?零漂移放大器是利用数字电路动态校正模拟失调误差的複合放大器 。数字开关动作会造成电荷注入、时钟馈通、交调失真和过载恢复时间延长 , 从而可能在设计不佳的模拟电路中引起问题 。时钟馈通的幅度随着闭环增益或信号源阻抗增大而增大;在输出端增加一个滤波器 , 或者在同相输入端使用一个低值电阻 , 可以减小其影响 。此外 , 输入频率越接近斩波频率 , 零漂移放大器的输出纹波越大 。对频率高于内部时钟频率的信号有何影响?频率高于自稳零频率的信号会被放大 。自稳零型放大器的速度取决于增益频宽积 , 后者取决于主放大器 , 而不是零点校準放大器;自稳零频率指示何时开始出现开关伪像 。自稳零型与斩波型有何区别?自稳零型通过採样校正失调 , 斩波型则採用调製和解调 。採样会导致噪声折回基带 , 因此自稳零型放大器的带内噪声较大 。为了抑制噪声 , 需要使用更大电流 , 因此其功耗一般较高 。斩波型放大器具有与其平带噪声一致的低频噪声 , 但在斩波频率时会产生大量能量和谐波 。可能需要进行输出滤波 , 因此这些放大器最适合低频套用 。自稳零和斩波技术的典型噪声特性如图5所示 。