自動(dòng)調(diào)零運(yùn)算放大器和儀表放大器

   我們已經(jīng)舉出了幾種需要低偏置信號(hào)的儀表放大器應(yīng)用實(shí)例c

自動(dòng)調(diào)零和斬波技術(shù)是獲得低偏置信號(hào)的主要方法[9]。在本節(jié)中,我們從自動(dòng)調(diào)零開(kāi)始介紹。首先,我們將自動(dòng)調(diào)零方法應(yīng)用于運(yùn)算放大器以減小其信號(hào)偏置。在多種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零的途徑中,我們先驗(yàn)證簡(jiǎn)單的方法,即在輸入端采用轉(zhuǎn)換電容,如圖3.12所示。

DHT22/AM2302

   圖312 轉(zhuǎn)換電容自動(dòng)調(diào)零運(yùn)算放大器

    該運(yùn)算放大器包括一個(gè)可自動(dòng)調(diào)零且?guī)в泄材Ｐ盘?hào)控制的輸人級(jí)放大器 Clll。,還有一個(gè)帶有密勒補(bǔ)償?shù)妮敵黾?jí)放大器Gm1。

該自動(dòng)調(diào)零電路有兩種工作狀態(tài)。在狀態(tài)1中,正向通路斷路,輸出級(jí)放大器Cm2作為反饋,因此該狀態(tài)下的信號(hào)偏置出現(xiàn)在輸人級(jí)當(dāng)輸人端均被短路時(shí),用于自動(dòng)調(diào)零的電容CAz21和C屹22將存儲(chǔ)產(chǎn)生的偏置電壓。在狀態(tài)2中,放大器G砣重新連人信號(hào)通路,自動(dòng)調(diào)零電容也與輸人端相連⊙此時(shí)存儲(chǔ)在電容中的偏置電壓將作為Gll1.的偏置補(bǔ)償c因此,運(yùn)算放大器中由輸入產(chǎn)生的信號(hào)偏置在狀態(tài)2中明顯降低。

    一種改進(jìn)過(guò)的在輸出端帶有電容的自動(dòng)調(diào)零結(jié)構(gòu)如圖3.13所示。

    圖313 有存儲(chǔ)電容G1和CR2的自動(dòng)調(diào)零運(yùn)算放大器(校正放大器) 當(dāng)通過(guò)開(kāi)關(guān)△和%2將輸入端短路并且開(kāi)關(guān)S23和%4在自動(dòng)調(diào)零位置,G的輸出電流在其輸出端對(duì)電容Gl和龜2進(jìn)行充電直到校正放大器GlllR對(duì)輸出電流進(jìn)行補(bǔ)償為止。這樣一來(lái),G記的輸出端共模電壓即可在輸出端被調(diào)控。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電容器能夠比前述的例子存儲(chǔ)更大的電壓值c想要獲得這一優(yōu)點(diǎn)需要將放大器ClllR的跨導(dǎo)設(shè)置得比C記小,從而被放大的輸入偏置電壓能被加載在自動(dòng)調(diào)零電容器兩端。因此,可通過(guò)更小的電容器得到相同的估″C噪聲和由申,荷注入引起的誤差cG胡的信號(hào)偏置基本可以忽略,囚為其已經(jīng)自行加 載到了自動(dòng)調(diào)零電容器上。

   非常重要的一點(diǎn)是,自動(dòng)調(diào)零步驟不僅消除了信號(hào)偏置,同時(shí)也消除了噪聲。這是以額外噪聲為代價(jià)的,該噪聲信號(hào)由帶寬為凡w的局部自動(dòng)調(diào)零反饋回路產(chǎn),其頻率范圍在紈z以下,如圖3.14所示。協(xié)同自動(dòng)調(diào)零和斬波方法可以降低這一外增加的噪聲信號(hào).