零漂移放大器相關(guān)問題與影響

使用零漂移放大器時(shí)會(huì)遇到哪些應(yīng)用問題？

零漂移放大器是利用數(shù)字電路動(dòng)態(tài)校正模擬失調(diào)誤差的復(fù)合放大器。數(shù)字開關(guān)動(dòng)作會(huì)造成電荷注入、時(shí)鐘饋通、交調(diào)失真和過載恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)，從而可能在設(shè)計(jì)不佳的模擬電路中引起問題。時(shí)鐘饋通的幅度隨著閉環(huán)增益或信號(hào)源阻抗增大而增大；在輸出端增加一個(gè)濾波器，或者在同相輸入端使用一個(gè)低值電阻，可以減小其影響。此外，輸入頻率越接近斬波頻率，零漂移放大器的輸出紋波越大。

對(duì)頻率高于內(nèi)部時(shí)鐘頻率的信號(hào)有何影響？

頻率高于自穩(wěn)零頻率的信號(hào)會(huì)被放大。自穩(wěn)零型放大器的速度取決于增益帶寬積，后者取決于主放大器，而不是零點(diǎn)校準(zhǔn)放大器；自穩(wěn)零頻率指示何時(shí)開始出現(xiàn)開關(guān)偽像。

自穩(wěn)零型與斬波型有何區(qū)別？

自穩(wěn)零型通過采樣校正失調(diào)，斬波型則采用調(diào)制和解調(diào)。采樣會(huì)導(dǎo)致噪聲折回基帶，因此自穩(wěn)零型放大器的帶內(nèi)噪聲較大。為了抑制噪聲，需要使用更大電流，因此其功耗一般較高。斬波型放大器具有與其平帶噪聲一致的低頻噪聲，但在斬波頻率時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量能量和諧波。可能需要進(jìn)行輸出濾波，因此這些放大器最適合低頻應(yīng)用。自穩(wěn)零和斬波技術(shù)的典型噪聲特性。2100433B

零漂移放大器可以采用不同的技術(shù)來設(shè)計(jì)：自穩(wěn)零、斬波或二者之組合。每種技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，適合不同的應(yīng)用。自穩(wěn)零使用采樣保持技術(shù)，由于噪聲折回基帶，其帶內(nèi)電壓噪聲較大。斬波使用信號(hào)調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，基帶噪聲較低，但在斬波頻率及其諧波處會(huì)產(chǎn)生噪聲能量譜。為了降低低頻噪聲和斬波頻率處的噪聲能量，可以綜合使用這兩種技術(shù)。

零漂移放大器常用于使用低幅度信號(hào)、頻率低于100Hz、要求高閉環(huán)增益的精密應(yīng)用。此類應(yīng)用包括：精密電子秤、稱重傳感器、橋式/熱電偶傳感器前端、醫(yī)療儀器和精密計(jì)量設(shè)備。

自穩(wěn)零型放大器，如AD8538、AD8638、AD8551和AD8571系列，通常分兩個(gè)時(shí)鐘階段校正輸入失調(diào)。在時(shí)鐘階段A中，開關(guān)φA閉合，開關(guān)φB斷開，如圖1所示。指零放大器的失調(diào)電壓經(jīng)過測(cè)量后，儲(chǔ)存在電容CM1上。

在時(shí)鐘階段B中，開關(guān)φB閉合，開關(guān)φA斷開，如圖1所示。主放大器的失調(diào)電壓經(jīng)過測(cè)量后，儲(chǔ)存在電容CM2上，同時(shí)，儲(chǔ)存在電容CM1中的電壓調(diào)節(jié)指零放大器的失調(diào)。進(jìn)而，在處理輸入信號(hào)時(shí)將總失調(diào)電壓施加到主放大器上

采樣保持功能會(huì)將自穩(wěn)零型放大器變?yōu)椴蓸訑?shù)據(jù)系統(tǒng)，使其容易發(fā)生混疊和折回效應(yīng)。低頻時(shí)，噪聲變化緩慢，因此兩個(gè)連續(xù)噪聲采樣相減可實(shí)現(xiàn)真正的抵消。高頻時(shí)，這種相關(guān)性減弱，相減誤差導(dǎo)致寬帶成分折回基帶。因此，自穩(wěn)零型放大器的帶內(nèi)噪聲高于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器。為了減少低頻噪聲，必須提高采樣頻率，但這會(huì)引入額外的電荷注入。信號(hào)路徑僅包括主放大器，因而可以獲得相對(duì)較大的單位增益帶寬。

斬波放大器的工作原理

圖2顯示斬波型放大器ADA4051的功能框圖，它采用本地自動(dòng)校正反饋(ACFB)環(huán)路。主信號(hào)路徑包括輸入斬波網(wǎng)絡(luò)CHOP1、跨導(dǎo)放大器Gm1、輸出斬波網(wǎng)絡(luò)CHOP2和跨導(dǎo)放大器Gm2。CHOP1和CHOP2將來自Gm 1初始失調(diào)和1/f噪聲調(diào)制到斬波頻率?？鐚?dǎo)放大器Gm3檢測(cè)CHOP2輸出端的調(diào)制紋波，斬波網(wǎng)絡(luò)CHOP3將該紋波解調(diào)回DC。所有三個(gè)斬波網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)頻率均為40 kHz。最后，跨導(dǎo)放大器Gm4消除Gm1輸出端的直流成分，否則，它會(huì)作為紋波出現(xiàn)在總輸出中。開關(guān)電容陷波濾波器(SCNF)有選擇地抑制不需要的失調(diào)相關(guān)紋波，但不會(huì)干擾總輸出中的有用輸入信號(hào)，它與斬波時(shí)鐘同步，以便完全地濾除調(diào)制分量。