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什么是零漂移放大器?

2017-11-14 15:12:55      点击:
零漂移放大器可动态校正其失调电压并重整其噪声密度。自稳零型和斩波型是两种常用类型,可实现 nV 级失调电压和极低的失调电压时间/温度漂移。放大器的1/f 噪声也视为直流误差,也可一并消除。

零漂移放大器为设计师提供了很多好处:

首先,温漂和 1/f 噪声在系统中始终起着干扰作用,很难以其它方式消除;

其次,相对于标准的放大器,零漂移放大器具有较高的开环增益、电源抑制比和共模抑制比,另外,在相同的配置下,其总输出误差低于采用标准精密放大器的输出误差。

零漂移放大器适合哪些应用?
零漂移放大器适用于预期设计寿命 10 年以上的系统,以及使用高闭环增益 (>100) 和低频 (<100 Hz)、低幅度信号的信号链。应用示例包括精密电子秤、医疗仪器、精密计量设备和红外/电桥/热电堆传感器接口。

自稳零型放大器的工作原理
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。

自稳零型放大器的阶段A:零点校准阶段
图1. 自稳零型放大器的阶段A:零点校准阶段

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。

自稳零型放大器的阶段 B:自稳零阶段
图 2. 自稳零型放大器的阶段 B:自稳零阶段
采样保持功能会将自稳零型放大器变为采样数据系统,使其容易发生混叠和折回效应。
低频时,噪声变化缓慢,因此两个连续噪声采样相减可实现真正的抵消。
高频时,这种相关性减弱,相减误差导致宽带成分折回基带。
因此,自稳零型放大器的带内噪声高于标准运算放大器。为了减少低频噪声,必须提高采样频率,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带宽。