可編程增益跨阻放大器使光譜系統(tǒng)的動態(tài)范圍達到最大（四）

可編程增益跨阻放大器

　　圖9顯示了一個可編程增益跨阻放大器。這是一個很好的概念設計，但模擬開關的導通電阻和漏電流會引入誤差。導通電阻引起電壓和溫度相關的增益誤差，漏電流引起失調誤差，特別是在高溫時。

　　圖9. 可編程跨阻放大器

　　圖10所示電路在每個跨阻分支中使用兩個開關，從而避免了上述問題。雖然它需要的開關數(shù)量加倍，但左側開關的導通電阻在反饋環(huán)路內，因此輸出電壓僅取決于通過所選電阻的電流。右側開關看似輸出阻抗，如果放大器驅動ADC驅動器等高阻抗負載，它產(chǎn)生的誤差可忽略不計。

　　圖10. 帶開爾文開關的可編程增益跨阻放大器

　　圖10電路適用于DC和低頻，但在關斷狀態(tài)下，開關上的寄生電容是另一大難題。這些寄生電容在圖10中標記為Cp，將未使用的反饋路徑連接到輸出端，因此會降低整體帶寬。圖11顯示這些電容最終如何連接到未選擇的增益分支，從而將跨阻增益變?yōu)檫x定增益與未選定增益衰減版本的并聯(lián)組合。

　　圖11. 包括開關寄生電容的總反饋電容

　　根據(jù)所需的帶寬和反饋電阻，寄生電容可能導致放大器的預期行為與實測行為大不相同。例如，假設圖11中的放大器使用與上一電路相同的1 MΩ和10 MΩ值，相應的電容分別為4.7 pF和0.47 pF，我們選擇10 MΩ增益。如果各開關具有大約0.5 pF的饋通電容，考慮寄生路徑，理想帶寬與實際帶寬的差異如圖12所示。

　　圖12. 包括寄生開關電容的跨阻增益

　　解決該問題的一種方法是將各開關替換為兩個串聯(lián)開關。這樣，寄生電容將減半，但需要更多元件。圖13顯示了這種方法。

　　圖13. 增加串聯(lián)開關以降低總寄生電容

　　如果應用需要更高的帶寬，第三種方法是利用SPDT開關將每個未使用的輸入端連接到地。雖然各斷開開關的寄生電容仍在電路內，但圖14b顯示了各寄生電容看起來是如何從運算放大器的輸出端連接到地，或從未使用反饋分支的末端連接到地。從放大