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零漂移放大器:特性和优势

引言零漂移放大器采用独特的自校正技术,可提供适用于通用和精密应用的超低输入失调电压(Vos)和接近零的随时间和温度输入失调电压漂移(dVos/dT)。TI的零漂移拓扑结构还提供了其他优势,包括

  导言

  零漂移放大器选用共同的自校对技能,可供给适用于通用和精细运用的超低输入失调电压(Vos)和挨近零的随时刻和温度输入失调电压漂移(dVos/dT)。TI的零漂移拓扑结构还供给了其他优势,包含无1/f噪声,低宽带噪声和低失真——简化了开发杂乱性并降低了本钱。这能够经过两种方法中的一种来完结;斩波器或主动调零。本技能说明将解说规范的接连时刻和零漂移放大器之间的差异。

  适用零漂移放大器的运用

  零漂移放大器适用于各种通用和精细运用,使其从信号途径的稳定性中获益。这些放大器超卓的失谐和漂移功用使其在信号途径的前期特别有用,其间高增益装备和衔接微伏信号的接口很常见。获益于此技能的常见运用还包含精细应变计和体重秤、电流分流丈量、热电偶、热电堆和桥式传感器接口。

  轨到轨零漂移放大器

  体系功用可经过运用规范的接连时刻放大器和体系级主动校准机制进行优化。可是,这种额定的主动校准需求杂乱的硬件和软件,然后增加了开发的时刻、本钱和电路板空间。另一种更有用的解决方案是运用零漂移放大器,如OPA388。

  传统的轨到轨输入CMOS架构具有两个差分对;一个PMOS晶体管对(蓝色)和一个NMOS晶体管对(赤色)。具有轨到轨输入操作的零漂移放大器运用图1所示的相同互补p沟道(蓝色)和n沟道(赤色)输入装备。

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  图1.简化的PMOS/NMOS差分对

  这种输入架构的成果表现出必定程度的交越失真(有关交越失真的更多信息,请参阅零交越放大器:特性和优势)。可是,放大器的失调会经过其内部定时的校准来纠正,所以失调改动的起伏和交越失真大大减小。图2显现了规范CMOS轨到轨和零漂移放大器之间的失调的比较。

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  图2.CMOS和零漂移输入失调电压比较

  零漂移怎么作业

  斩波零漂移放大器的内部结构能够具有与接连时刻放大器相同多的级数——首要差异在于榜首级的输入和输出具有一组开关,用于在每个校准周期内回转输入信号。图3显现了前半个周期。在前半周期,两组开关都装备为翻转输入信号两次,但失调翻转一次。这使输入信号坚持同相,但失调差错极性相反。

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  图3.内部结构的前半个周期

  图4显现了后半个周期。在这里,两组开关都装备为经过未改动的方法传递信号和失调差错。实际上,输入信号永久不会产生相位改动,始终坚持不变。因为来自榜首时钟相位和第二时钟相位的失调差错极性相反,因而差错被平均为零。

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  图4.内部结构的后半个周期

  在相同的开关频率下运用同步陷波滤波器来衰减任何残留差错。这个原理在整个放大器的输入、输出和环境操作过程中仍然有用。从本质上讲,TI的零漂移技能凭仗这种自我批改机制供给超高功用和杰出的精度。

  表1显现了接连时刻和零漂移放大器的Vos和dVos/dT的比较。请留意,零漂移放大器的Vos和dVos/dT要小三个数量级。

  主动调零需求不同的拓扑结构,但功用类似。主动调零技能在输出端失真较少。斩波使得宽带噪声更低。

  零漂移放大器中的噪声

  一般,零漂移放大器具有最低的1/f噪声(0.1Hz – 10Hz)。1/f噪声(也称为闪耀或粉红噪声)是低频率的首要噪声源,而且可能对精细直流运用有害。零漂移技能运用周期性自我校对机制有用地抵消缓慢改动的失调差错(如温漂和低频噪声)。

  图5显现了零漂移(赤色)和接连时刻(黑色)放大器的1/f和宽带电压噪声频谱密度。留意零漂移曲线没有1/f电压噪声。

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  图5.电压噪声比较

  再次,为什么挑选零漂移放大器?

  零漂移放大器可供给超低输入失调电压,挨近零的随温度和时刻输入失调电压漂移,而且无1/f 电压噪声——这些规划要素对通用和精细运用至关重要。

  其它资源

  下面的表2要点介绍了TI的一些零漂移放大器。有关完好列表,请点击检查德州仪器的参数查找东西成果。

     作者:德州仪器 Errol Leon, Richard Barthel, Tamara Alani

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