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基于“零漂移”仪表放大器的传感器电路优化方案

  粉色噪声是由于半导体表面上的缺陷点处发生的重组效应引起的。因此与双极器件产生的噪声相比,CMOS器件的噪声具有更大的幅度和更高的角频率。(噪声角频率是指粉色噪声密度与白色噪声密度相等时的频率)

  大多数传感器选用高阻抗输入,这迫使IA采用CMOS前端,从而使设计师必须面对随之而来的更高低频噪声电平。幸运的是,能够连续补偿输入偏移电压的零漂移电路设计技术可以用来消除低频输入粉色噪声。

  流行的新架构

  传统IA使用三个运放搭建成一个输入缓冲级和一个输出级电路(图1)。输入缓冲级电路提供全部差分增益、单位共模增益和高阻抗输入,差分放大器输出级提供共模增益为零的单位差分增益。这种IA可以用于许多场合,但它的简单性掩盖了两个重要的缺点:可用的输入共模电压范围有限,交流CMRR也有限。

 【技术应用】基于零漂移仪表放大器的传感器电路优化方案

  在传统的三运放仪表放大器中,输入缓冲级电路提供了所有的差分增益、单位共模增益和高阻抗输入。

  基于三个运放架构的IA仅具有有限的传输特性(图2)。在输入共模和输入差分电压的某种组合条件下,这种架构中的缓冲放大器A1和A2的输出很容易达到电源电压轨而饱和。在这种状况下,IA将无法抑制输入共模电压。

 【技术应用】基于零漂移仪表放大器的传感器电路优化方案

  仪表放大器在不同共模电压处的有限传输特性(在高增益处眼图有所压缩)。

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