组合斩波器以增加带宽
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:615
对于精确地放大非常小的信号，简单的斩波放大器很适用，不过带宽有限。通过“组合”一个斩波器，带宽就能增加，使斩波器在更多的应用设备中都有用武之地。
很多应用设备都需要精确地放大非常小的信号。典型例子就是热电偶和热电堆的测量。为了精确放大这些低压信号，信号放大器自己的偏移电压和噪声必须很低，不会给得到的信号增加明显误差。
信号的精确放大，或者说放大器的精度，是由下列方程式定义的：
用文字表达，放大器的精度定义如下：
输出电压/开环增益 + 失调电压 +（同相输入端输入偏置电流）×（同相输入端源阻抗）+（反相输入端输入偏置电流）×（反相输入端源阻抗）+共模电压/共模抑制比
第一个因素确定开环增益的效果。较高的开环增益导致较高的精度。这就是高精度放大器具有非常高增益的原因，通常超过 100db，使这个误差来源降到最低程度。
第二个因素是电压，非常明显。然而，斩波放大器在有效消除这种误差方面做得很好。下面将探讨它们的做法。
接下来的两个因素是偏置电流。共模抑制比 (cmrr) 表明：随着输入管脚上的电压接近两个轨道中的任何一个，失调非常厉害。
现在，返回第二个因素，即失调误差或失调电压：在真正高增益的放大器中，它是误差的主要来源。
例如，一个增益为 -100 的反相器可能具有 1mv 的偏移电压。如果增益为 100，那么输出端的误差是 0.1v。如果放大器的增益是 1,000，那么误差就是 1v，原因就是 1mv 偏移。
图 1：很多时候，数据表上的放大器噪声说明是指在噪声曲线的“平带”中测量的噪声，而不是在 1/f 拐点下面或直流附近发现的噪声电平。
图中文字的译文：
time domain：时域 some amplifier：某放大器 1/f corner：1/f 拐点 flat band：平带 freq domain：频域
高增益放大器中的噪声还影响精度。图 1 是运算放大器频域中的典型噪声图。噪声电平在 直流时很高，然后下降，并形成拐点，即 l/f 拐点。
l/f 拐点是个临界点，在查看数据表上的噪声说明时，您必须仔细。当某些运算放大器说自己的噪声很低时，例如音频放大器，它们的意思几乎都是说 l/f 拐点很低，可能低于 20hz。例如，很多时候，当您阅读数据表的第一页时，您将看到零件的噪声是。这不是在直流时的噪声，也不是在 1/f 拐点的噪声。它是对 1/f 拐点之后的那个区域的说明，该区域处于所谓的“平带”中。它不反映放大器在放大接近直流的信号时在噪声方面产生的影响。
为什么要使用斩波器
图 1 是运算放大器的典型噪声图，而图 2 则是斩波放大器的典型噪声图。
图 2：斩波器的设计目的是在输入端的失调电压最低，在输出端的低频噪声最低。然而，折衷结果是工作带宽很低，原因是增加了斩波器的时钟噪声。
图中文字的译文：
you know it works good at dc：您知道，它在 直流时操作得很好。
so it must improve this too：因此它肯定也会改善这个地方。
chopping freq：斩波频率
frequency domain：频域
您可以看到，在直流时的失调和噪声明显降低，噪声曲线将固定在 直流处的一个很低的值。另外，在现实世界中，影响几乎是单调的，没有什么事情会突然迅速变化，因此，您可以看到，斩波器的噪声性能还将如何改善 1/f 拐点周围的噪声指标。
然而，利用斩波器获得优异
对于精确地放大非常小的信号，简单的斩波放大器很适用，不过带宽有限。通过“组合”一个斩波器，带宽就能增加，使斩波器在更多的应用设备中都有用武之地。
很多应用设备都需要精确地放大非常小的信号。典型例子就是热电偶和热电堆的测量。为了精确放大这些低压信号，信号放大器自己的偏移电压和噪声必须很低，不会给得到的信号增加明显误差。
信号的精确放大，或者说放大器的精度，是由下列方程式定义的：
用文字表达，放大器的精度定义如下：
输出电压/开环增益 + 失调电压 +（同相输入端输入偏置电流）×（同相输入端源阻抗）+（反相输入端输入偏置电流）×（反相输入端源阻抗）+共模电压/共模抑制比
第一个因素确定开环增益的效果。较高的开环增益导致较高的精度。这就是高精度放大器具有非常高增益的原因，通常超过 100db，使这个误差来源降到最低程度。
第二个因素是电压，非常明显。然而，斩波放大器在有效消除这种误差方面做得很好。下面将探讨它们的做法。
接下来的两个因素是偏置电流。共模抑制比 (cmrr) 表明：随着输入管脚上的电压接近两个轨道中的任何一个，失调非常厉害。
现在，返回第二个因素，即失调误差或失调电压：在真正高增益的放大器中，它是误差的主要来源。
例如，一个增益为 -100 的反相器可能具有 1mv 的偏移电压。如果增益为 100，那么输出端的误差是 0.1v。如果放大器的增益是 1,000，那么误差就是 1v，原因就是 1mv 偏移。
图 1：很多时候，数据表上的放大器噪声说明是指在噪声曲线的“平带”中测量的噪声，而不是在 1/f 拐点下面或直流附近发现的噪声电平。
图中文字的译文：
time domain：时域 some amplifier：某放大器 1/f corner：1/f 拐点 flat band：平带 freq domain：频域
高增益放大器中的噪声还影响精度。图 1 是运算放大器频域中的典型噪声图。噪声电平在 直流时很高，然后下降，并形成拐点，即 l/f 拐点。
l/f 拐点是个临界点，在查看数据表上的噪声说明时，您必须仔细。当某些运算放大器说自己的噪声很低时，例如音频放大器，它们的意思几乎都是说 l/f 拐点很低，可能低于 20hz。例如，很多时候，当您阅读数据表的第一页时，您将看到零件的噪声是。这不是在直流时的噪声，也不是在 1/f 拐点的噪声。它是对 1/f 拐点之后的那个区域的说明，该区域处于所谓的“平带”中。它不反映放大器在放大接近直流的信号时在噪声方面产生的影响。
为什么要使用斩波器
图 1 是运算放大器的典型噪声图，而图 2 则是斩波放大器的典型噪声图。
图 2：斩波器的设计目的是在输入端的失调电压最低，在输出端的低频噪声最低。然而，折衷结果是工作带宽很低，原因是增加了斩波器的时钟噪声。
图中文字的译文：
you know it works good at dc：您知道，它在 直流时操作得很好。
so it must improve this too：因此它肯定也会改善这个地方。
chopping freq：斩波频率
frequency domain：频域
您可以看到，在直流时的失调和噪声明显降低，噪声曲线将固定在 直流处的一个很低的值。另外，在现实世界中，影响几乎是单调的，没有什么事情会突然迅速变化，因此，您可以看到，斩波器的噪声性能还将如何改善 1/f 拐点周围的噪声指标。
然而，利用斩波器获得优异
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