ZHCADY1 February   2024 OPA182 , OPA186 , OPA187 , OPA188 , OPA189 , OPA333 , OPA387 , OPA388

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 零漂移放大器的优势
  4. 斩波器内部工作原理
  5. 斩波输入电流瞬态
  6. 偏置电流转换为失调电压
  7. 斩波电流瞬态对失调电压的影响
  8. 输入偏置电流与偏置瞬态
  9. 放大器固有噪声
  10. 斩波器瞬态噪声
  11. 选择零漂移放大器的过程
  12. 10总结
  13. 11参考资料

零漂移放大器的优势

零漂移放大器使用内部校准方法来更大限度降低放大器的输入失调电压 (Vos)。由于此校准会持续进行,因此失调电压随温度的变化也会达到最小。零漂移放大器还改善了其他一些参数,这些参数涉及失调电压变化与系统或环境因素之间的关系。例如,电源抑制比 (PSRR) 用于衡量放大器失调电压受电源电压变化的影响,因此与传统拓扑相比,零漂移放大器的此规格通常更好。电源抑制比 (PSRR)、共模抑制比 (CMRR) 和开环增益 (AOL) 都用于衡量 Vos 受放大器工作条件变化的影响,因此与传统拓扑相比,零漂移放大器的这些规格通常要好得多。同样,电磁抑制比 (EMIRR) 用于衡量失调电压变化与电磁干扰之间的关系,因此该规格在斩波器中通常也可以得到改善。

传统放大器的噪声在低频时会增大(称为 1/f 或闪烁噪声)。闪烁噪声可被视为输入失调电压随时间的变化。因此,斩波放大器可以消除 1/f 噪声。图 1-1图 1-2 对传统放大器噪声频谱密度与零漂移放大器进行了比较。

GUID-20240109-SS0I-ZHD5-B9LW-XDL7BBHTCQB9-low.svg图 1-1 OPA388 零漂移放大器噪声示例
GUID-20240109-SS0I-7L0J-VS8S-LM52HCVDNKBN-low.svg图 1-2 OPA328 传统 CMOS 放大器噪声示例

斩波放大器具有低失调电压,因此是需要高直流精度的应用的理想选择。然而,与大多数创新一样,有一些折衷因素会限制这种放大器在某些应用中的有效性。本文档旨在展示零漂移放大器的局限性,以便您能够就零漂移放大器是否适合您的特定应用做出明智的决策。

表 1-1 比较了零漂移放大器与具有一流直流性能的传统放大器的 Vos 和 Vos 漂移等直流规格。零漂移器件的失调电压比传统精密放大器平均好两到五倍。此比较中使用的传统器件具有出色的直流精度,并使用封装或激光修整来实现精密规格。许多其他传统放大器的失调电压可能远大于表 1-1 中的示例放大器(达到数百微伏)。零漂移放大器的 Vos 漂移通常比传统放大器好几十甚至几百倍。失调电压在工作温度范围内的出色稳定性是零漂移放大器的最大优势。

表 1-1 还比较了 0.1Hz 到 10Hz 噪声。宽带噪声与静态电流成反比。所以,在比较两种不同放大器拓扑之间的噪声时,最好是比较具有类似静态电流的器件。基于这一原则,该比较结果显示了零漂移器件显著的低频噪声优势。

表 1-1 零漂移规格与同类传统放大器的比较
放大器 特性 技术 Vos 最大值 (μV) Vos 漂移‌‌最大值 (μV/°C) IQ 典型值 (mA) 0.1Hz 至 10Hz 噪声 (μVPP) PSRR 典型值 (μV/V) CMRR 典型值 (dB) AOL 典型值 (dB) 100MHz 时的 EMIRR (dB)
OPA392 e-Trim™ CMOS 10 0.6 1.22 2.0 0.5 120 132 29
OPA277 激光修整 双极 20 0.15 0.79 0.22 0.3 140 140 38
OPA206 e-Trim™ 双极 25 0.5 0.22 0.2 0.05 140 132 45
OPA928 e-Trim™ CMOS 25 0.8 0.275 1.4 0.3 140 134 27
OPA191 e-Trim™ CMOS 25 0.8 0.14 1.4 1.0 140 120 27
OPA210 激光修整 双极 35 0.5 2.20 0.09 0.05 168 132 35
OPA189 零漂移 CMOS 3 0.02 1.30 0.1 0.005 168 170 63
OPA182 零漂移 CMOS 4 0.012 0.85 0.119 0.005 168 170 55
OPA388 零漂移 CMOS 5 0.05 1.70 0.14 0.1 138 148 41
OPA333 零漂移 CMOS 10 0.05 0.017 0.3 1.0 130 130 65
OPA187 零漂移 CMOS 10 0.015 0.10 0.4 0.01 145 160 49
OPA186 零漂移 CMOS 10 0.04 0.09 0.075 0.02 134 148 51
OPA188 零漂移 CMOS 25 0.085 0.425 0.25 0.075 146 136 48