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運(yùn)算放大器的一個(gè)最重要的指標(biāo)就是它的輸入失調(diào)電壓。對(duì)很多運(yùn)放可以忽略這個(gè)電壓，但問(wèn)題是：失調(diào)電壓會(huì)隨著溫度、閃爍噪聲和長(zhǎng)期漂移而改變。斬波與自動(dòng)調(diào)零技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)多年，它們能夠?qū)⑤斎胧д{(diào)電壓減小到微伏以下。這種技術(shù)的精度非常好，甚至?xí)屍渌⑿∮绊懻紦?jù)誤差的主要地位，如銅焊盤(pán)的熱偶節(jié)點(diǎn)，直到它們也被一一克服。本設(shè)計(jì)實(shí)例介紹了一種新型斬波技術(shù)。“噪聲增益的斬波”是一種實(shí)時(shí)測(cè)量失調(diào)電壓的簡(jiǎn)單方法，這樣就可以將其減除，從而提高DC精度。 圖1是一個(gè)搭成反相10倍增益結(jié)構(gòu)的LTC6240HV運(yùn)放，也包括了它的一些相應(yīng)規(guī)格。所有輸入失調(diào)電壓都在輸出端表示為11倍增益（稱為“噪聲增益”）的輸出誤差。任何下游電路或輸出電壓的觀測(cè)者都無(wú)法將所需輸出信號(hào)與輸出誤差區(qū)別開(kāi)來(lái)。 圖2表示了噪聲增益的斬波方法。S1用于附帶分流電阻R3的進(jìn)出切換，從而在不影響信號(hào)增益或帶寬時(shí)改變?cè)肼曉鲆妗ＭǔＧ闆r下帶寬會(huì)有些下降，但無(wú)論開(kāi)關(guān)處于閉合或打開(kāi)狀態(tài)，帶寬極限都由C1決定。現(xiàn)在向輸出端施加一個(gè)小方波，其幅度等于現(xiàn)有的DC誤差。可以用一個(gè)普通的斬波器解調(diào)出誤差，也可以在一個(gè)現(xiàn)代的ADC系統(tǒng)中用軟件減掉它。 圖2電路更像一個(gè)輸入同時(shí)連接和斷接的簡(jiǎn)單求和放大器。這個(gè)意義上，它更像一個(gè)真正的斬波放大器。但此時(shí)，被斬波的輸入電壓是放大器的失調(diào)電壓，而不是輸入信號(hào)。如果沒(méi)有必要為什么要斷開(kāi)輸入信號(hào)呢？另外也不存在連續(xù)斬波的要求，只需在有失調(diào)測(cè)量需求時(shí)用它即可。 注意，雖然本設(shè)計(jì)實(shí)例給出了易于理解的反相例子，但S1使用一種好的模擬開(kāi)關(guān)時(shí)，也適用于非反相的方法。另外與所有采樣系統(tǒng)一樣，大于等于時(shí)鐘速率的頻率都會(huì)潛入基帶中，因此要在斬波前將其濾掉。最后，本方法并不會(huì)修正偏置或泄漏電流導(dǎo)致的誤差。 開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)和關(guān)閉，提高噪聲增益，并交替地以11和22的噪聲增益使輸入誤差出現(xiàn)在輸出端。得到的方波是一個(gè)容易測(cè) 量的“11誤差”，這樣就可以從輸出上將其減掉。這種技巧類似于普通的斬波放大器，不同之處是斬波對(duì)象是誤差，而不是信號(hào)。 圖3是圖2電路的輸出波形，輸入電壓為0V（接地）。上方的曲線是“S”，它是以750Hz加在S1上的控制信號(hào)。下方曲線是在1mV、2mV之間交替的輸出誤差，表示90mV的運(yùn)放失調(diào)。輸出端“看到”的是輸出失調(diào)噪聲增益加倍的結(jié)果。兩個(gè)噪聲增益的差為11，這個(gè)差值表示S1所造成的方波波幅，它與輸入電壓無(wú)關(guān)。 圖4與圖3類似，但被縮小，輸入電壓為2mV峰峰值的慢速正弦波，即輸出為20mV峰峰值。圖3的1mV方波疊加在慢速的輸出信號(hào)上，并且仍然包含實(shí)時(shí)的DC錯(cuò)誤信息。只要看看輸出就可以辨別出信號(hào)的實(shí)際值低于測(cè)量值1mV。 |
