低噪聲、增益可選放大器

作者：Nathan Carter and Chilann Chan

數(shù)據(jù)采集、傳感器信號(hào)調(diào)理和其他輸入信號(hào)在寬范圍內(nèi)變化的應(yīng)用需要增益可選放大器。傳統(tǒng)的增益可選放大器使用反饋環(huán)路中的開(kāi)關(guān)將電阻連接到反相輸入，但開(kāi)關(guān)電阻會(huì)降低放大器的噪聲性能，在反相輸入端增加大量電容，并導(dǎo)致非線性增益誤差。當(dāng)使用低噪聲放大器時(shí)，額外的噪聲和電容尤其麻煩，非線性增益誤差在精密應(yīng)用中存在問(wèn)題。

圖1.使用ADA4896-2和ADG633構(gòu)建低噪聲、增益可選放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)低電阻負(fù)載。

圖1所示的增益可選放大器采用創(chuàng)新的開(kāi)關(guān)技術(shù)，可保持ADA4896-2的1 nV/√Hz噪聲性能，同時(shí)降低非線性增益誤差。通過(guò)這種技術(shù)，用戶(hù)可以選擇具有最小電容的開(kāi)關(guān)，以最大化電路的帶寬。

這些開(kāi)關(guān)采用ADG633三通道單刀雙擲CMOS開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，配置為S1A和S2A導(dǎo)通，或S1B和S2B導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)S1連接到反饋電阻的輸出端，開(kāi)關(guān)S2在非線性開(kāi)關(guān)電阻不影響增益的點(diǎn)（V1或V2）采樣。這降低了增益誤差，同時(shí)保持了噪聲性能。如圖所示值所示，當(dāng)“A”開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一級(jí)放大器增益為4 V/V，當(dāng)“B”開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一級(jí)放大器增益為2 V/V。開(kāi)關(guān)增益的數(shù)量可以通過(guò)額外的開(kāi)關(guān)封裝或使用多路復(fù)用器（如4：1 ADG659或8：1 ADG658）來(lái)擴(kuò)展。

請(qǐng)注意，失調(diào)是由流過(guò)S2采樣開(kāi)關(guān)非線性導(dǎo)通電阻的輸出緩沖器的輸入偏置電流產(chǎn)生的。為了補(bǔ)償此偏移，請(qǐng)將未使用的開(kāi)關(guān)（S3B）放在輸出緩沖器的反饋路徑中。

此外，輸入放大器的偏置電流會(huì)導(dǎo)致增益相關(guān)失調(diào)。由于輸入放大器和輸出緩沖器構(gòu)建在同一芯片上，因此它們的偏置電流的相對(duì)匹配可用于抵消變化的失調(diào)。放置一個(gè)電阻等于 R 之差F2和 RF1與開(kāi)關(guān) S2A 串聯(lián)時(shí)，失調(diào)電壓變化較小。

以下推導(dǎo)表明，在V1處采樣可產(chǎn)生所需的信號(hào)增益，而不會(huì)出現(xiàn)增益誤差。RS表示開(kāi)關(guān)電阻。V2 可以使用相同的方法派生。

將等式1代入等式2，

請(qǐng)注意，如果VO1產(chǎn)生所需的信號(hào)增益，無(wú)增益誤差，緩沖輸出，VO2，也將沒(méi)有增益誤差。圖2顯示了電路在VO2.

圖2.頻率響應(yīng)VO2

審核編輯：郭婷