低噪聲增益可選放大器

標(biāo)簽：模擬 電子 IT 電路

數(shù)據(jù)采集、傳感器信號(hào)調(diào)理以及輸入信號(hào)變化范圍較大的其他應(yīng)用要求采用增益可選放大器。傳統(tǒng)的增益可選放大器在反饋環(huán)路中用開(kāi)關(guān)將電阻連接至反相輸入，但開(kāi)關(guān)電阻會(huì)降低放大器的噪聲性能，增加反相輸入上的電容，并提高非線性增益誤差。在使用低噪聲放大器時(shí)，增加的噪聲和電容，非線性增益誤差，這些都將影響精密應(yīng)用中的精度。

圖1. 利用ADA4896-2和ADG633構(gòu)建低噪聲增益可選放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)低阻負(fù)載

圖1所示增益可選放大器采用了一種創(chuàng)新的開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以保持ADA4896-2的1nV/√Hz噪聲性能，同時(shí)降低非線性增益誤差。利用這種技術(shù)，用戶(hù)可以選擇電容最小的開(kāi)關(guān)來(lái)使電路的帶寬最大化。

通過(guò)ADG633三路SPDT CMOS開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)采用以下配置：S1A和S2A同時(shí)開(kāi)啟，或者，S1B和S2B同時(shí)開(kāi)啟。開(kāi)關(guān)S1連接至反饋電阻的輸出端，開(kāi)關(guān)S2在V1或者V2進(jìn)行采樣，在這些點(diǎn)開(kāi)關(guān)電阻不影響增益。這樣可以降低增益誤差，同時(shí)保持噪聲性能不變。在所示值下，第一級(jí)放大器增益為4V/V(“A”開(kāi)關(guān)開(kāi)啟)或2V/V(“B”開(kāi)關(guān)開(kāi)啟)。開(kāi)關(guān)增益的數(shù)量可通過(guò)增加開(kāi)關(guān)加以擴(kuò)展，也可通過(guò)多路復(fù)用器(如4:1ADG659 或8:1ADG658)進(jìn)行擴(kuò)展。

請(qǐng)注意，輸出緩沖器流過(guò)S2采樣開(kāi)關(guān)的非線性導(dǎo)通電阻的輸入偏置電流將產(chǎn)生失調(diào)。為了補(bǔ)償該失調(diào)，須將未使用的開(kāi)關(guān)(S3B)置于輸出緩沖器的反饋路徑中。

另外，輸入放大器的偏置電流會(huì)導(dǎo)致因增益而異的失調(diào)。由于輸入放大器和輸出緩沖器采用同一芯片，因此可以利用其偏置電流的相對(duì)匹配性來(lái)消除上述失調(diào)變化。將一個(gè)大小等于 RF2 與 RF1， 之差值的電阻與開(kāi)關(guān)S2A串聯(lián)，可以減少失調(diào)-電壓差。

下面的推導(dǎo)公式說(shuō)明，在V1采樣可產(chǎn)生所需的信號(hào)增益，且無(wú)增益誤差.RS表示開(kāi)關(guān)電阻.V2可以利用同樣的方法導(dǎo)出。

(1)

(2)

S將方程1代入方程2可得，

(3)

注意，如果VO1 yields the產(chǎn)生所需的信號(hào)增益且無(wú)增益誤差，則緩沖輸出VO2也無(wú)增益誤差。圖2所示為電路在VO2處的歸一化頻率響應(yīng)。

圖2. VO2/VIN的頻率響應(yīng)