自動(dòng)調零運算放大器――便攜式信號調理應用固有的優(yōu)點(diǎn)

在基于自動(dòng)調零的放大器中，1/f噪聲在失調校正的過(guò)程中被濾除了。由于該噪聲源出現在輸入端，并且噪聲信號變化相對較慢，因此可認為是放大器失調的一部分，能相應地得到補償。

4低偏置電流
偏置電流就是流入放大器輸入偏置輸入晶體管的總電流。該電流的強度可在μA級別到pA級別不等，很大程度上取決于放大器輸入電路的架構。當將高阻抗傳感器連接到放大器輸入時(shí)，該參數變得極為重要。偏置電流流經(jīng)該高阻抗傳感器時(shí)，傳感器上會(huì )產(chǎn)生壓降，導致電壓誤差。對于這些應用，就需要低偏置電流。

實(shí)際上，現今市場(chǎng)上的所有自動(dòng)調零放大器均采用CMOS輸入級，可產(chǎn)生很低的偏置電流。但是，來(lái)自?xún)炔块_(kāi)關(guān)的注入電荷會(huì )使偏置電流略高于更傳統的CMOS輸入運放。

5靜態(tài)電流
對于電池供電的應用，靜態(tài)電流是個(gè)關(guān)鍵參數。由于調零放大器和支持自校正自動(dòng)調零架構所需的其他電路，在帶寬和壓擺率給定的情況下，自動(dòng)調零放大器通常會(huì )比傳統放大器消耗更多的靜態(tài)電流。已對此進(jìn)行了重大改進(jìn)以提高該架構的效率。部分運放（例如， MCP6V03）提供片選或關(guān)斷引腳，以便在器件不工作時(shí)盡可能減小靜態(tài)電流。

應用示例：便攜式口袋秤
以上指出了自動(dòng)調零架構有助于提高放大器性能的幾個(gè)參數。下面將探討使用應變計的應用示例，它會(huì )突顯出自動(dòng)調零放大器的部分優(yōu)勢。

便攜秤是被廣受用于稱(chēng)量如貴金屬、珠寶和藥物等小物件的設備。這些設備用電池供電，通常需要達到1/10g的精度，甚至更高。因此，該應用需要對用于稱(chēng)重的應變計進(jìn)行高精度而低功耗的信號調理。

應變計使用電阻來(lái)測定各外力造成的應變量。有幾類(lèi)不同的應變計，最常見(jiàn)的是金屬應變計。此類(lèi)應變計金屬線(xiàn)或小片金屬箔組成。施力時(shí)，應變計上應力（或正或負）的改變會(huì )導致應變計電阻改變。隨后通過(guò)測量電阻的變化量即可獲知所施加的力的大小。通常將一個(gè)或多個(gè)應變計以惠斯通電橋的方式連接，因為這種電路能提供優(yōu)異的靈敏度。電阻值的改變是很小的，因此惠斯通電橋電路的總電壓輸出也很小。對于本例，我們假定輸出滿(mǎn)量程電壓為10mV。

圖2是用于分析該應用的一個(gè)簡(jiǎn)化電路。請注意，該電路并非用于完整表示實(shí)際的電路，而是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化來(lái)展示自動(dòng)調零架構的優(yōu)點(diǎn)。例如，惠斯通電橋電路的輸出應經(jīng)過(guò)緩沖以提供高阻抗輸入，但以下電路圖并未顯示緩沖電路。在該電路中，放大器的差動(dòng)增益被配置為500，因此理想狀態(tài)下惠斯通電橋的滿(mǎn)量程輸出可經(jīng)過(guò)放大器變?yōu)?V輸出。

圖2 簡(jiǎn)化的應用電路

由于該應用需要大增益，因此放大器的失調電壓很關(guān)鍵。放大器造成的任何電壓失調，都會(huì )被增益放大。例如，MCP606是一個(gè)CMOS運放，其內帶有一個(gè)非易失性存儲器以減小輸入失調電壓，在這種情況下，室溫時(shí)的最大失調電壓為250μV（室溫下）的最大失調。