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        自動(dòng)調(diào)零運(yùn)算放大器――便攜式信號(hào)調(diào)理應(yīng)用固有的優(yōu)點(diǎn)

        作者: 時(shí)間:2009-03-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        3消除1/f噪聲
        1/f噪聲又名閃爍(flicker)噪聲,是由傳導(dǎo)路徑的不規(guī)則性和晶體管內(nèi)偏置電流造成的噪聲而引起的低頻現(xiàn)象。在較高的頻率上,1/f噪聲可忽略不計(jì),因?yàn)槠渌麃碓吹陌自肼曢_始占據(jù)主導(dǎo)地位。如果輸入近乎直流(如來自應(yīng)變計(jì)、壓力傳感器和熱電偶等的輸出),該低頻噪聲將是個(gè)大問題。

        本文引用地址:http://www.antipu.com.cn/article/181441.htm


        在基于調(diào)零的中,1/f噪聲在失調(diào)校正的過程中被濾除了。由于該噪聲源出現(xiàn)在輸入端,并且噪聲變化相對(duì)較慢,因此可認(rèn)為是失調(diào)的一部分,能相應(yīng)地得到補(bǔ)償。


        4低偏置電流
        偏置電流就是流入輸入偏置輸入晶體管的總電流。該電流的強(qiáng)度可在μA級(jí)別到pA級(jí)別不等,很大程度上取決于放大器輸入電路的架構(gòu)。當(dāng)將高阻抗傳感器連接到放大器輸入時(shí),該參數(shù)變得極為重要。偏置電流流經(jīng)該高阻抗傳感器時(shí),傳感器上會(huì)產(chǎn)生壓降,導(dǎo)致電壓誤差。對(duì)于這些,就需要低偏置電流。


        實(shí)際上,現(xiàn)今市場(chǎng)上的所有調(diào)零放大器均采用CMOS輸入級(jí),可產(chǎn)生很低的偏置電流。但是,來自內(nèi)部開關(guān)的注入電荷會(huì)使偏置電流略高于更傳統(tǒng)的CMOS輸入運(yùn)放。


        5靜態(tài)電流
        對(duì)于電池供電的,靜態(tài)電流是個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。由于調(diào)零放大器和支持自校正調(diào)零架構(gòu)所需的其他電路,在帶寬和壓擺率給定的情況下,自動(dòng)調(diào)零放大器通常會(huì)比傳統(tǒng)放大器消耗更多的靜態(tài)電流。已對(duì)此進(jìn)行了重大改進(jìn)以提高該架構(gòu)的效率。部分運(yùn)放(例如, MCP6V03)提供片選或關(guān)斷引腳,以便在器件不工作時(shí)盡可能減小靜態(tài)電流。

        示例:口袋秤
        以上指出了自動(dòng)調(diào)零架構(gòu)有助于提高放大器性能的幾個(gè)參數(shù)。下面將探討使用應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用示例,它會(huì)突顯出自動(dòng)調(diào)零放大器的部分優(yōu)勢(shì)。


        便攜秤是被廣受用于稱量如貴金屬、珠寶和藥物等小物件的設(shè)備。這些設(shè)備用電池供電,通常需要達(dá)到1/10g的精度,甚至更高。因此,該應(yīng)用需要對(duì)用于稱重的應(yīng)變計(jì)進(jìn)行高精度而低功耗的信號(hào)。


        應(yīng)變計(jì)使用電阻來測(cè)定各外力造成的應(yīng)變量。有幾類不同的應(yīng)變計(jì),最常見的是金屬應(yīng)變計(jì)。此類應(yīng)變計(jì)金屬線或小片金屬箔組成。施力時(shí),應(yīng)變計(jì)上應(yīng)力(或正或負(fù))的改變會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變計(jì)電阻改變。隨后通過測(cè)量電阻的變化量即可獲知所施加的力的大小。通常將一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變計(jì)以惠斯通電橋的方式連接,因?yàn)檫@種電路能提供優(yōu)異的靈敏度。電阻值的改變是很小的,因此惠斯通電橋電路的總電壓輸出也很小。對(duì)于本例,我們假定輸出滿量程電壓為10mV。


        圖2是用于分析該應(yīng)用的一個(gè)簡(jiǎn)化電路。請(qǐng)注意,該電路并非用于完整表示實(shí)際的電路,而是經(jīng)過簡(jiǎn)化來展示自動(dòng)調(diào)零架構(gòu)的。例如,惠斯通電橋電路的輸出應(yīng)經(jīng)過緩沖以提供高阻抗輸入,但以下電路圖并未顯示緩沖電路。在該電路中,放大器的差動(dòng)增益被配置為500,因此理想狀態(tài)下惠斯通電橋的滿量程輸出可經(jīng)過放大器變?yōu)?V輸出。

        圖2 簡(jiǎn)化的應(yīng)用電路


        由于該應(yīng)用需要大增益,因此放大器的失調(diào)電壓很關(guān)鍵。放大器造成的任何電壓失調(diào),都會(huì)被增益放大。例如,MCP606是一個(gè)CMOS運(yùn)放,其內(nèi)帶有一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器以減小輸入失調(diào)電壓,在這種情況下,室溫時(shí)的最大失調(diào)電壓為250μV(室溫下)的最大失調(diào)。



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