零漂移放大器

零漂移放大器是指失調電壓漂移接近於0的放大器。它連續自動校正任何直流誤差，實現超低水平的失調電壓、時間漂移和溫度漂移。零漂移放大器的常見特性包括：超低失調電壓和漂移、高開環增益、高電源抑制、高共模抑制以及零1/f噪聲。

工作原理

自穩零型放大器，如AD8538、AD8638、AD8551和AD8571系列，通常分兩個時鐘階段校正輸入失調。在時鐘階段A中，開關φA閉合，開關φB斷開，如圖1所示。指零放大器的失調電壓經過測量後，儲存在電容CM1上。

在時鐘階段B中，開關φB閉合，開關φA斷開，如圖2所示。主放大器的失調電壓經過測量後，儲存在電容CM2上，同時，儲存在電容CM1中的電壓調節指零放大器的失調。進而，在處理輸入信號時將總失調電壓施加到主放大器上

採樣保持功能會將自穩零型放大器變為採樣數據系統，使其容易發生混疊和折回效應。低頻時，噪聲變化緩慢，因此兩個連續噪聲採樣相減可實現真正的抵消。高頻時，這種相關性減弱，相減誤差導致寬頻成分折回基帶。因此，自穩零型放大器的帶內噪聲高於標準運算放大器。為了減少低頻噪聲，必須提高採樣頻率，但這會引入額外的電荷注入。信號路徑僅包括主放大器，因而可以獲得相對較大的單位增益頻寬。

斬波放大器的工作原理
圖3顯示斬波型放大器ADA4051的功能框圖，它採用本地自動校正反饋(ACFB)環路。主信號路徑包括輸入斬波網路CHOP1、跨導放大器Gm1、輸出斬波網路CHOP2和跨導放大器Gm2。CHOP1和CHOP2將來自Gm 1初始失調和1/f噪聲調製到斬波頻率。跨導放大器Gm3檢測CHOP2輸出端的調製紋波，斬波網路CHOP3將該紋波解調回DC。所有三個斬波網路的開關頻率均為40 kHz。最後，跨導放大器Gm4消除Gm1輸出端的直流成分，否則，它會作為紋波出現在總輸出中。開關電容陷波濾波器(SCNF)有選擇地抑制不需要的失調相關紋波，但不會干擾總輸出中的有用輸入信號，它與斬波時鐘同步，以便完全地濾除調製分量。

常見套用

零漂移放大器常用於使用低幅度信號、頻率低於100Hz、要求高閉環增益的精密套用。此類套用包括：精密電子秤、稱重感測器、橋式/熱電偶感測器前端、醫療儀器和精密計量設備。

設計技術

零漂移放大器可以採用不同的技術來設計：自穩零、斬波或二者之組合。每種技術都有其優缺點，適合不同的套用。自穩零使用採樣保持技術，由於噪聲折回基帶，其帶內電壓噪聲較大。斬波使用信號調製和解調技術，基帶噪聲較低，但在斬波頻率及其諧波處會產生噪聲能量譜。為了降低低頻噪聲和斬波頻率處的噪聲能量，可以綜合使用這兩種技術。

相關問題與影響

使用零漂移放大器時會遇到哪些套用問題？
　　零漂移放大器是利用數字電路動態校正模擬失調誤差的複合放大器。數字開關動作會造成電荷注入、時鐘饋通、交調失真和過載恢復時間延長，從而可能在設計不佳的模擬電路中引起問題。時鐘饋通的幅度隨著閉環增益或信號源阻抗增大而增大；在輸出端增加一個濾波器，或者在同相輸入端使用一個低值電阻，可以減小其影響。此外，輸入頻率越接近斬波頻率，零漂移放大器的輸出紋波越大。

對頻率高於內部時鐘頻率的信號有何影響？
　　頻率高於自穩零頻率的信號會被放大。自穩零型放大器的速度取決於增益頻寬積，後者取決於主放大器，而不是零點校準放大器；自穩零頻率指示何時開始出現開關偽像。

自穩零型與斬波型有何區別？
　　自穩零型通過採樣校正失調，斬波型則採用調製和解調。採樣會導致噪聲折回基帶，因此自穩零型放大器的帶內噪聲較大。為了抑制噪聲，需要使用更大電流，因此其功耗一般較高。斬波型放大器具有與其平帶噪聲一致的低頻噪聲，但在斬波頻率時會產生大量能量和諧波。可能需要進行輸出濾波，因此這些放大器最適合低頻套用。自穩零和斬波技術的典型噪聲特性如圖5所示。