基于噪声增益的斩波技术可实现提高DC精度

    运算放大器   的一个最重要的指标就是它的输入失调电压。对很多运放可以忽略这个电压，但问题是：失调电压会随着温度、闪烁噪声和长期漂移而改变。斩波与自动调零技术已经出现多年，它们能够将输入失调电压减小到微伏以下。这种技术的精度非常好，甚至会让其它微小影响占据误差的主要地位，如铜焊盘的热偶节点，直到它们也被一一克服。本设计实例介绍了一种新型斩波技术。“噪声增益的斩波”是一种实时     测量   失调电压的简单方法，这样就可以将其减除，从而提高DC精度。

图1是一个搭成反相10倍增益结构的LTC6240HV运放，也包括了它的一些相应规格。所有输入失调电压都在输出端表示为11倍增益（称为“噪声增益”）的输出误差。任何下游     电路   或输出电压的观测者都无法将所需输出信号与输出误差区别开来。

图2表示了噪声增益的斩波方法。S1用于附带分流     电阻   R3的进出切换，从而在不影响信号增益或带宽时改变噪声增益。通常情况下带宽会有些下降，但无论     开关   处于闭合或打开状态，带宽极限都由C1决定。现在向输出端施加一个小方波，其幅度等于现有的DC误差。可以用一个普通的斩波器解调出误差，也可以在一个现代的     ADC   系统中用软件减掉它。

图2电路更像一个输入同时连接和断接的简单求和     放大器   。这个意义上，它更像一个真正的斩波放大器。但此时，被斩波的输入电压是放大器的失调电压，而不是输入信号。如果没有必要为什么要断开输入信号呢？另外也不存在连续斩波的要求，只需在有失调测量需求时用它即可。

注意，虽然本设计实例给出了易于理解的反相例子，但S1使用一种好的模拟开关时，也适用于非反相的方法。另外与所有采样系统一样，大于等于     时钟   速率的频率都会潜入基带中，因此要在斩波前将其滤掉。最后，本方法并不会修正偏置或泄漏     电流   导致的误差。

开关S1打开和关闭，提高噪声增益，并交替地以11和22的噪声增益使输入误差出现在输出端。得到的方波是一个容易测　量的“11误差”，这样就可以从输出上将其减掉。这种技巧类似于普通的斩波放大器，不同之处是斩波对象是误差，而不是信号。

图3是图2电路的输出波形，输入电压为0V（接地）。上方的曲线是“S”，它是以750Hz加在S1上的控制信号。下方曲线是在1mV、2mV之间交替的输出误差，表示90mV的运放失调。输出端“看到”的是输出失调噪声增益加倍的结果。两个噪声增益的差为11，这个差值表示S1所造成的方波波幅，它与输入电压无关。

图4与图3类似，但被缩小，输入电压为2mV峰峰值的慢速正弦波，即输出为20mV峰峰值。图3的1mV方波叠加在慢速的输出信号上，并且仍然包含实时的DC错误信息。只要看看输出就可以辨别出信号的实际值低于测量值1mV。

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