基于噪聲增益的斬波技術(shù)可實現(xiàn)提高DC精度

運(yùn)算放大器的一個最重要的指標(biāo)就是它的輸入失調(diào)電壓。對很多運(yùn)放可以忽略這個電壓，但問題是：失調(diào)電壓會隨著溫度、閃爍噪聲和長期漂移而改變。斬波與自動調(diào)零技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)多年，它們能夠?qū)⑤斎胧д{(diào)電壓減小到微伏以下。這種技術(shù)的精度非常好，甚至?xí)屍渌⑿∮绊懻紦?jù)誤差的主要地位，如銅焊盤的熱偶節(jié)點，直到它們也被一一克服。本設(shè)計實例介紹了一種新型斬波技術(shù)?！霸肼曉鲆娴臄夭ā笔且环N實時測量失調(diào)電壓的簡單方法，這樣就可以將其減除，從而提高DC精度。

圖1是一個搭成反相10倍增益結(jié)構(gòu)的LTC6240HV運(yùn)放，也包括了它的一些相應(yīng)規(guī)格。所有輸入失調(diào)電壓都在輸出端表示為11倍增益（稱為“噪聲增益”）的輸出誤差。任何下游電路或輸出電壓的觀測者都無法將所需輸出信號與輸出誤差區(qū)別開來。

圖2表示了噪聲增益的斬波方法。S1用于附帶分流電阻R3的進(jìn)出切換，從而在不影響信號增益或帶寬時改變噪聲增益。通常情況下帶寬會有些下降，但無論開關(guān)處于閉合或打開狀態(tài)，帶寬極限都由C1決定?，F(xiàn)在向輸出端施加一個小方波，其幅度等于現(xiàn)有的DC誤差?？梢杂靡粋€普通的斬波器解調(diào)出誤差，也可以在一個現(xiàn)代的ADC系統(tǒng)中用軟件減掉它。

圖2電路更像一個輸入同時連接和斷接的簡單求和放大器。這個意義上，它更像一個真正的斬波放大器。但此時，被斬波的輸入電壓是放大器的失調(diào)電壓，而不是輸入信號。如果沒有必要為什么要斷開輸入信號呢？另外也不存在連續(xù)斬波的要求，只需在有失調(diào)測量需求時用它即可。

注意，雖然本設(shè)計實例給出了易于理解的反相例子，但S1使用一種好的模擬開關(guān)時，也適用于非反相的方法。另外與所有采樣系統(tǒng)一樣，大于等于時鐘速率的頻率都會潛入基帶中，因此要在斬波前將其濾掉。最后，本方法并不會修正偏置或泄漏電流導(dǎo)致的誤差。

開關(guān)S1打開和關(guān)閉，提高噪聲增益，并交替地以11和22的噪聲增益使輸入誤差出現(xiàn)在輸出端。得到的方波是一個容易測　量的“11誤差”，這樣就可以從輸出上將其減掉。這種技巧類似于普通的斬波放大器，不同之處是斬波對象是誤差，而不是信號。

圖3是圖2電路的輸出波形，輸入電壓為0V（接地）。上方的曲線是“S”，它是以750Hz加在S1上的控制信號。下方曲線是在1mV、2mV之間交替的輸出誤差，表示90mV的運(yùn)放失調(diào)。輸出端“看到”的是輸出失調(diào)噪聲增益加倍的結(jié)果。兩個噪聲增益的差為11，這個差值表示S1所造成的方波波幅，它與輸入電壓無關(guān)。

圖4與圖3類似，但被縮小，輸入電壓為2mV峰峰值的慢速正弦波，即輸出為20mV峰峰值。圖3的1mV方波疊加在慢速的輸出信號上，并且仍然包含實時的DC錯誤信息。只要看看輸出就可以辨別出信號的實際值低于測量值1mV。

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