测控电路C2-5 低漂移放大电路

低漂移放大电路

自动调零放大电路

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    • N 3 N_3 N3高, N 4 N_4 N4低: S a 1 S a 2 S_{a1} S_{a2} Sa1Sa2接通, S b 1 S b 2 S_{b1} S_{b2} Sb1Sb2断开, 电路失调调零, N 1 N_1 N1输入端仅有失调电压 U o s 1 U_{os1} Uos1
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      • U C 1 = − ( U o 1 + U o s 2 ) K 2 U_{C1}=-(U_{o1}+U_{os2})K_2 UC1=(Uo1+Uos2)K2
      • U o 1 = − ( − U o s 1 + U C 1 ) K 1 U_{o1}=-(-U_{os1}+U_{C1})K_1 Uo1=(Uos1+UC1)K1
      • K 1 K_1 K1: N 1 N_1 N1闭环放大倍数 K 2 K_2 K2: N 2 N_2 N2开环放大倍数 >>1
      • U C 1 ≈ U o s 1 − U o s 2 K 1 ≈ U o s 1 U_{C1}\approx U_{os1}-\frac{U_{os2}}{K_1}\approx U_{os1} UC1Uos1K1Uos2Uos1
    • N 3 N_3 N3低, N 4 N_4 N4高: S a 1 S a 2 S_{a1} S_{a2} Sa1Sa2断开, S b 1 S b 2 S_{b1} S_{b2} Sb1Sb2接通, 信号放大状态
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      • U o = − U i R 2 R 1 − U o s 1 K 1 + U C 1 K 1 ≈ − R 2 R 1 U i U_o=-U_i\frac{R_2}{R_1}-U_{os1}K_1+U_{C1}K_1\approx -\frac{R_2}{R_1}U_i Uo=UiR1R2Uos1K1+UC1K1R1R2Ui

低漂移集成运放

  1. 轮换自动校零集成运放
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    • 模拟开关切换, 使内部两个性能一致的运放 N 1 N 2 N_1 N_2 N1N2交替工作在信号放大与自动校零两种状态
      • N 1 N_1 N1信号放大, 则 N 2 N_2 N2自动校零, 如左图 N 2 N_2 N2无信号输入, C 2 C_2 C2寄存了 N 2 N_2 N2的输入失调和低频瞬时干扰电压(矫正电压); 当1转换为信号放大状态, N 1 N_1 N1为自动校零状态, C 2 C_2 C2的矫正电压抵消了 N 2 N_2 N2的输入失调和低频瞬时干扰电压, 自动校零, N 2 N_2 N2输出放大了的输入信号. N1同理
    • G: 自动校零输入端, 须接零线, 使放大器在自动校零无信号输入
    • 始终有一个运放对输入放大和输出, 输出稳定, 性能优于通用集成运放组成的低漂移放大电路, 对共模电压无抑制作用

斩波稳零集成运放

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    • 可放大微弱电压信号, 使失调电压,温度漂移-1~3个数量级
    • 失调电压 U o s U_{os} Uos影响减小到 1 / K 1/K 1/K
      • U − = U o s , U + = − K U a U_-=U_{os}, U_+=-KU_a U=Uos,U+=KUa
      • U a = Δ U o R 1 / ( R 1 + R 5 ) U_a=\Delta U_o R_1/(R_1+R_5) Ua=ΔUoR1/(R1+R5)
      • Δ U o = − K 1 ( U − − U + ) ≈ − ( U o s / K ) ( 1 + R 5 / R 1 ) \Delta U_o=-K_1(U_--U_+)\approx -(U_{os}/K)(1+R_5/R_1) ΔUo=K1(UU+)(Uos/K)(1+R5/R1)
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    • 时钟高: 误差检测&寄存
    • 时钟低: 校零&放大, 消除了失调电压与共模电压
    • C M R R = K 2 C M R R CMRR=K_2 CMRR CMRR=K2CMRR 共模抑制比提高 K 2 K_2 K2
    • 钳位电路: 防止强干扰使输入阻塞
    • 内部调制补偿电路: 使放大电路有宽频响特性
    • 优: 高增益, 失调电压肖, 高共模抑制比, 高输入电阻
    • 缺: 低压CMOS器件, 电源电压典型值 ± 6 V \pm 6V ±6V, 注意避免击穿损坏

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