自动调零运算放大器和仪表放大器

   我们已经举出了几种需要低偏置信号的仪表放大器应用实例c

自动调零和斩波技术是获得低偏置信号的主要方法[9]。在本节中,我们从自动调零开始介绍。首先,我们将自动调零方法应用于运算放大器以减小其信号偏置。在多种实现自动调零的途径中,我们先验证简单的方法,即在输入端采用转换电容,如图3.12所示。

DHT22/AM2302

   图312 转换电容自动调零运算放大器

    该运算放大器包括一个可自动调零且带有共模信号控制的输人级放大器 Clll。,还有一个带有密勒补偿的输出级放大器Gm1。

该自动调零电路有两种工作状态。在状态1中,正向通路断路,输出级放大器Cm2作为反馈,因此该状态下的信号偏置出现在输人级当输人端均被短路时,用于自动调零的电容CAz21和C屹22将存储产生的偏置电压。在状态2中,放大器G砣重新连人信号通路,自动调零电容也与输人端相连⊙此时存储在电容中的偏置电压将作为Gll1.的偏置补偿c因此,运算放大器中由输入产生的信号偏置在状态2中明显降低。

    一种改进过的在输出端带有电容的自动调零结构如图3.13所示。

    图313 有存储电容G1和CR2的自动调零运算放大器(校正放大器) 当通过开关△和%2将输入端短路并且开关S23和%4在自动调零位置,G的输出电流在其输出端对电容Gl和龟2进行充电直到校正放大器GlllR对输出电流进行补偿为止。这样一来,G记的输出端共模电压即可在输出端被调控。这种结构的优点是电容器能够比前述的例子存储更大的电压值c想要获得这一优点需要将放大器ClllR的跨导设置得比C记小,从而被放大的输入偏置电压能被加载在自动调零电容器两端。因此,可通过更小的电容器得到相同的估″C噪声和由申,荷注入引起的误差cG胡的信号偏置基本可以忽略,囚为其已经自行加 载到了自动调零电容器上。

   非常重要的一点是,自动调零步骤不仅消除了信号偏置,同时也消除了噪声。这是以额外噪声为代价的,该噪声信号由带宽为凡w的局部自动调零反馈回路产,其频率范围在纨z以下,如图3.14所示。协同自动调零和斩波方法可以降低这一外增加的噪声信号.