削減噪聲增益來(lái)測(cè)量運(yùn)算放大器的實(shí)時(shí)失調(diào)電壓
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-09-23 16:33:10 | 465 次閱讀
運(yùn)算放大器最重要的規(guī)格之一是其輸入失調(diào)電壓。您可以在許多運(yùn)算放大器上消除此電壓,但確定輸入失調(diào)電壓的問(wèn)題在于失調(diào)電壓會(huì)隨溫度、閃爍噪聲和長(zhǎng)期漂移而變化。斬波和自動(dòng)調(diào)零技術(shù)已經(jīng)存在多年,可將可實(shí)現(xiàn)的輸入失調(diào)降低到微伏或更低。精度如此之高,以至于其他微小的影響(例如銅焊熱電偶結(jié)點(diǎn))主導(dǎo)了誤差,直到您付出一些努力,也可以克服它們。本設(shè)計(jì)理念引入了一種新型斬波?!皵夭ㄔ肼曉鲆妗笔且环N實(shí)時(shí)測(cè)量失調(diào)電壓的簡(jiǎn)單方法,以便您可以減去它并提高直流精度。
圖 1 顯示了 LTC6240HV 運(yùn)算放大器的反相增益為 10 的配置,以及它的幾個(gè)相關(guān)規(guī)格。所有輸入失調(diào)都以增益 11(稱為“噪聲增益”)作為輸出誤差到達(dá)輸出。任何下游電路或觀察輸出電壓的觀察者都無(wú)法區(qū)分輸出誤差和所需的輸出信號(hào)。

圖 2 顯示了噪聲增益斬波方法。S 1接通和斷開(kāi) 附加分流電阻 R 3 ,從而改變?cè)肼曉鲆娑挥绊懶盘?hào)增益或帶寬。通常帶寬會(huì)有所降低,但無(wú)論開(kāi)關(guān)是打開(kāi)還是關(guān)閉,C 1 都會(huì)主導(dǎo)帶寬限制?,F(xiàn)在,您在輸出端施加一個(gè)小方波,其幅度等于當(dāng)前直流誤差。您可以像使用傳統(tǒng)斬波器一樣解調(diào)出誤差,也可以在現(xiàn)代基于 ADC 的系統(tǒng)中用軟件減去它。

圖 2 中的電路 很像一個(gè)簡(jiǎn)單的求和放大器,其中一個(gè)輸入端既連接又?jǐn)嚅_(kāi)。從這個(gè)意義上講,它很像一個(gè)真正的斬波放大器。但是,在這種情況下,被斬波的輸入電壓是放大器失調(diào),而不是輸入信號(hào)。如果沒(méi)有必要,為什么要斷開(kāi)輸入信號(hào)呢?此外,沒(méi)有必要進(jìn)行連續(xù)斬波;只有在需要測(cè)量失調(diào)時(shí)才需要應(yīng)用它。
請(qǐng)注意,盡管本設(shè)計(jì)方案為了便于理解而展示了反相情況,但只要 S 1有一個(gè)良好的模擬開(kāi)關(guān),非反相情況也是可行的。此外,與任何采樣系統(tǒng)一樣,等于或大于時(shí)鐘速率的頻率會(huì)混疊到基帶中,因此您應(yīng)該在斬波之前將其濾除。最后,這種方法不能糾正偏置或漏電流引起的誤差。 開(kāi)關(guān) S 1 斷開(kāi)和閉合,增加噪聲增益,并以 11 和 22 的交替噪聲增益將輸入誤差施加到輸出。產(chǎn)生的方波現(xiàn)在表示易于測(cè)量的“11 個(gè)誤差”,然后可以從輸出中減去該誤差。這種技術(shù)類似于傳統(tǒng)的斬波放大器,不同之處在于,在這種情況下,您斬波的是誤差而不是信號(hào)。


圖 4 波形圖與圖 3 類似,但在輸入電壓上施加了 2 mV pp 慢速正弦波信號(hào)。
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