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淺談零漂移放大器的應(yīng)用和工作原理

發(fā)布時間：2018-06-29 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】零漂移放大器采用獨特的自校正技術(shù)，可提供適用于通用和精密應(yīng)用的超低輸入失調(diào)電壓（Vos）和接近零的隨時間和溫度輸入失調(diào)電壓漂移（dVos/dT）。TI的零漂移拓撲結(jié)構(gòu)還提供了其他優(yōu)勢，包括無1/f噪聲，低寬帶噪聲和低失真——簡化了開發(fā)復(fù)雜性并降低了成本。這可以通過兩種方式中的一種來完成；斬波器或自動調(diào)零。本技術(shù)說明將解釋標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)時間和零漂移放大器之間的差異。

引言

零漂移放大器采用獨特的自校正技術(shù)，可提供適用于通用和精密應(yīng)用的超低輸入失調(diào)電壓（Vos）和接近零的隨時間和溫度輸入失調(diào)電壓漂移（dVos/dT）。TI的零漂移拓撲結(jié)構(gòu)還提供了其他優(yōu)勢，包括無1/f噪聲，低寬帶噪聲和低失真——簡化了開發(fā)復(fù)雜性并降低了成本。這可以通過兩種方式中的一種來完成；斬波器或自動調(diào)零。本技術(shù)說明將解釋標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)時間和零漂移放大器之間的差異。

適用零漂移放大器的應(yīng)用

零漂移放大器適用于各種通用和精密應(yīng)用，使其從信號路徑的穩(wěn)定性中受益。這些放大器出色的失調(diào)和漂移性能使其在信號路徑的早期特別有用，其中高增益配置和連接微伏信號的接口很常見。受益于此技術(shù)的常見應(yīng)用還包括精密應(yīng)變計和體重秤、電流分流測量、熱電偶、熱電堆和橋式傳感器接口。

軌到軌零漂移放大器

系統(tǒng)性能可通過使用標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)時間放大器和系統(tǒng)級自動校準(zhǔn)機制進行優(yōu)化。但是，這種額外的自動校準(zhǔn)需要復(fù)雜的硬件和軟件，從而增加了開發(fā)的時間、成本和電路板空間。另一種更有效的解決方案是使用零漂移放大器，如OPA388。

傳統(tǒng)的軌到軌輸入CMOS架構(gòu)具有兩個差分對；一個PMOS晶體管對（藍色）和一個NMOS晶體管對（紅色）。具有軌到軌輸入操作的零漂移放大器使用圖1所示的相同互補p溝道（藍色）和n溝道（紅色）輸入配置。

圖1.簡化的PMOS/NMOS差分對

這種輸入架構(gòu)的結(jié)果表現(xiàn)出一定程度的交越失真（有關(guān)交越失真的更多信息，請參閱零交越放大器：特性和優(yōu)勢）。但是，放大器的失調(diào)會通過其內(nèi)部定期的校準(zhǔn)來糾正，所以失調(diào)變化的幅度和交越失真大大減小。圖2顯示了標(biāo)準(zhǔn)CMOS軌到軌和零漂移放大器之間的失調(diào)的比較。

圖2.CMOS和零漂移輸入失調(diào)電壓比較

零漂移如何工作

斬波零漂移放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以具有與連續(xù)時間放大器一樣多的級數(shù)——主要區(qū)別在于第一級的輸入和輸出具有一組開關(guān)，用于在每個校準(zhǔn)周期內(nèi)反轉(zhuǎn)輸入信號。圖3顯示了前半個周期。在前半周期，兩組開關(guān)都配置為翻轉(zhuǎn)輸入信號兩次，但失調(diào)翻轉(zhuǎn)一次。這使輸入信號保持同相，但失調(diào)誤差極性相反。