在放大器设计中实现斩波稳定的注意事项万博投注网址
文章：史蒂夫塔拉内奇
本文旨在为设计人员提供基本的理解，了解如何将斩波稳定进入其设计。万博投注网址
自从半导体放大器问世以来，模拟和混合信号设计人员在电路设计中一直面临放大器1/f噪声以及直流偏移和漂移的挑战。万博投注网址这个博客的目的是为设计师提供一个基本的了解，如何实现斩波稳定化到他们的设计。万博投注网址
根据线性技术的Jim Williams，Schper稳定的方法是由E. A. Goldberg于1948年开发的，它使用放大器的幅度调节了AC载体。该载体被放大并同步地解调回DC，并提供放大器的输出。由于DC输入被转换为并放大作为AC信号，因此放大器的直流术语不会影响整体漂移。这就是为什么斩波稳定的放大器可以实现明显较低的时间和温度漂移而不是经典差分类型。
图1开关在经典的斩波器稳定的OP-AMPS中实现调制。来源：Analog Devices Inc.
所示图1，开关实现调制，使输入在斩波频率乘以一个方波。因此，放大器将只通过低频由于输入抗混叠滤波器。
现在让我们看看改进的自动零或斩波稳定放大器(图2）。
图2该图显示了改进的自动零或斩波稳定放大器。来源:Analog Devices Inc。
这里，A1是主放大器，其中输入信号始终连接到输出，A2执行零类自动零放大器功能。
守则吗
要注意避免与电容负载发生共振吗
设计师需要了解OP-AMP的复杂输出阻抗（Z.0.)及其与容性负载的相互作用。一旦对运算放大器进行了补偿，应用电路就会变得稳定。
避免1/f噪音
避免1/f噪声的一种方法是将信号调制到没有1/f噪声的区域，然后解调它。这种方法被称为斩波稳定器，多年来一直用于将1/f噪声转移到一个不同的频带，在那里它可以被过滤掉。零漂移运放利用这种方法从0.1 Hz到10 Hz获得接近100 nV p-p (16 nV rms)的噪声水平，主要由白噪声引起。
不要认为现代的斩波运算放大器消除了对标准运算放大器的需求
然而，新一代斩波放大器今天是有用的，在更广泛的应用范围内。它们提供强大的偏移电压稳定性，几乎没有闪烁的噪声，以及标准OP-AMP的非常紧密的行为。
现实世界设计例子
通常与物联网(IoT)应用相关的加速度计、角速度传感器和霍尔传感器等设备在将模拟输入信号转换为数字信号时需要高效的后处理。电压-频率转换器是解决这一问题的关键，而精密运放是电压-频率转换的关键部分。
斩波稳定运放是精确的运放，可以不断纠正放大器输入端的低频误差。
斩波运算放大器通常用于工业和仪表应用，特别是在需要低运行功率时。再加上合适的ADC，可实现最多24位精度的可靠性性能。典型应用可能是斩波稳定的运算放大器，用作缓冲精密电压或电流源，作为传感器应用中的前端增益放大器，甚至在两个角色中。
另一个常见应用是当压力传感桥的输出可以使用高精度24位Sigma-Delta ADC进行数字化。设计师的挑战是，高端Sigma-Delta ADC的差分输入通常需要缓冲以防止其干扰传感器性能。
在这里，斩波稳定放大器作为缓冲很有吸引力，因为传统的仪器拓扑不能满足噪声、电压偏移(V操作系统)，或漂移规格要求。单独的电压基准通常不能驱动压力传感器桥。它的输出必须缓冲，以保证桥式传感器的有功电压在温度和时间上是稳定的。
新一代的斩波比早期的前辈更安静。现代斩波器采用了一个开关电容滤波器，其具有与斩波频率和奇谐波对齐的多个凹口。在频域中，这将创建一个inst（x）或sin（x）/ x滤波器响应，其与三角波的基本和所有谐波精确对齐（图3.）。
图3.斩波器OP-AMP的滤波器响应的输入级显示了新一代斩波器OP-AMPS如何包含具有与斩波频率和谐波对齐的多个凹口的开关电容滤波器。来源：德州仪器
由于1 / F或闪烁噪声只是慢速时变偏移电压，因此切割器可以消除低频范围内的大部分增加的噪声光谱密度。斩波动作将基带信号转移到斩波频率，这远远超出输入级的1 / F区域。因此，斩波器放大器的低频信号范围具有等于放大器的高频范围的噪声频谱密度。
有关斩波稳定放大器的更深入知识，请参见下面的文章。
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