零漂移放大器

零漂移放大器常用于使用低幅度信号、频率低于100Hz、要求高闭环增益的精密应用。此类应用包括：精密电子秤、称重传感器、桥式/热电偶传感器前端、医疗仪器和精密计量设备。

零漂移放大器可以采用不同的技术来设计：自稳零、斩波或二者之组合。每种技术都有其优缺点，适合不同的应用。自稳零使用采样保持技术，由于噪声折回基带，其带内电压噪声较大。斩波使用信号调制和解调技术，基带噪声较低，但在斩波频率及其谐波处会产生噪声能量谱。为了降低低频噪声和斩波频率处的噪声能量，可以综合使用这两种技术。

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。

在时钟阶段B中，开关φB闭合，开关φA断开，如图1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

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。

斩波放大器的工作原理

图2显示斩波型放大器ADA4051的功能框图，它采用本地自动校正反馈(ACFB)环路。主信号路径包括输入斩波网络CHOP1、跨导放大器Gm1、输出斩波网络CHOP2和跨导放大器Gm2。CHOP1和CHOP2将来自Gm 1初始失调和1/f噪声调制到斩波频率。跨导放大器Gm3检测CHOP2输出端的调制纹波，斩波网络CHOP3将该纹波解调回DC。所有三个斩波网络的开关频率均为40 kHz。最后，跨导放大器Gm4消除Gm1输出端的直流成分，否则，它会作为纹波出现在总输出中。开关电容陷波滤波器(SCNF)有选择地抑制不需要的失调相关纹波，但不会干扰总输出中的有用输入信号，它与斩波时钟同步，以便完全地滤除调制分量。

使用零漂移放大器时会遇到哪些应用问题？

零漂移放大器是利用数字电路动态校正模拟失调误差的复合放大器。数字开关动作会造成电荷注入、时钟馈通、交调失真和过载恢复时间延长，从而可能在设计不佳的模拟电路中引起问题。时钟馈通的幅度随着闭环增益或信号源阻抗增大而增大；在输出端增加一个滤波器，或者在同相输入端使用一个低值电阻，可以减小其影响。此外，输入频率越接近斩波频率，零漂移放大器的输出纹波越大。

对频率高于内部时钟频率的信号有何影响？

频率高于自稳零频率的信号会被放大。自稳零型放大器的速度取决于增益带宽积，后者取决于主放大器，而不是零点校准放大器；自稳零频率指示何时开始出现开关伪像。

自稳零型与斩波型有何区别？

自稳零型通过采样校正失调，斩波型则采用调制和解调。采样会导致噪声折回基带，因此自稳零型放大器的带内噪声较大。为了抑制噪声，需要使用更大电流，因此其功耗一般较高。斩波型放大器具有与其平带噪声一致的低频噪声，但在斩波频率时会产生大量能量和谐波。可能需要进行输出滤波，因此这些放大器最适合低频应用。自稳零和斩波技术的典型噪声特性。2100433B