盤點(diǎn)低噪聲增益可選放大器的應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集、傳感器信號調(diào)理以及輸入信號變化范圍較大的其他應(yīng)用要求采用增益可選放大器。傳統(tǒng)的增益可選放大器在反饋環(huán)路中用開關(guān)將電阻連接至反相輸入，但開關(guān)電阻會降低放大器的噪聲性能，增加反相輸入上的電容，并提高非線性增益誤差。在使用低噪聲放大器時，增加的噪聲和電容，非線性增益誤差，這些都將影響精密應(yīng)用中的精度。

圖 1. 利用 ADA4896-2 和 ADG633 構(gòu)建低噪聲增益可選放大器來驅(qū)動低阻負(fù)載

圖 1 所示增益可選放大器采用了一種創(chuàng)新的開關(guān)技術(shù)，可以保持 ADA4896-2 的 1 nV/√Hz噪聲性能，同時降低非線性增益誤差。利用這種技術(shù)，用戶可以選擇電容最小的開關(guān)來使電路的帶寬最大化。

通過 ADG633 三路SPDT CMOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)的開關(guān)采用以下配置：S1A和S2A同時開啟，或者，S1B和S2B同時開啟。開關(guān)S1 連接至反饋電阻的輸出端，開關(guān)S2 在V1 或者V2 進(jìn)行采樣，在這些點(diǎn)開關(guān)電阻不影響增益。這樣可以降低增益誤差，同時保持噪聲性能不變。在所示值下，第一級放大器增益為 4V/V（“A”開關(guān)開啟）或 2 V/V（“B”開關(guān)開啟）。開關(guān)增益的數(shù)量可通過增加開關(guān)加以擴(kuò)展，也可通過多路復(fù)用器（如 4:1 ADG659 或 8:1 ADG658）進(jìn)行擴(kuò)展。

請注意，輸出緩沖器流過 S2 采樣開關(guān)的非線性導(dǎo)通電阻的輸入偏置電流將產(chǎn)生失調(diào)。為了補(bǔ)償該失調(diào)，須將未使用的開關(guān)(S3B)置于輸出緩沖器的反饋路徑中。

另外，輸入放大器的偏置電流會導(dǎo)致因增益而異的失調(diào)。由于輸入放大器和輸出緩沖器采用同一芯片，因此可以利用其偏置電流的相對匹配性來消除上述失調(diào)變化。將一個大小等于 RF2與 RF1之差值的電阻與開關(guān) S2A 串聯(lián)，可以減少失調(diào)-電壓差。下面的推導(dǎo)公式說明，在 V1 采樣可產(chǎn)生所需的信號增益，且無增益誤差。RS表示開關(guān)電阻。V2 可以利用同樣的方法導(dǎo)出。

將方程 1 代入方程 2 可得，

注意，如果 VO1產(chǎn)生所需的信號增益且無增益誤差，則緩沖輸出 VO2也無增益誤差。圖 2 所示為電路在 VO2處的歸一化頻率響應(yīng)。

圖 2. VO2/VIN的頻率響應(yīng)