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1、一种斩波失调稳定仪表放大器的研究与设计仪表放大器是把关键元件集成在放大器内部，它源于运算放大器，但优于运算放大器。其低噪声、低失调、高共模抑制比、高输入阻抗等是仪表放大器的重要指标。目前降低1/f噪声和失调的方法有：微调技术、自动归零技术和斩波技术。微调技术无法降低放大器的1/f噪声和温度漂移。自动归零技术是一种采样技术，通过对低频噪声、失调进行采样，然后在运算放大器的输入或输出端，把它们从信号的瞬时值中减去，实现对1/f噪声和失调的降低，因为该技术对宽带白噪声是一种欠采样过程，所以会造成白噪声的混叠1。斩波技术采用调制和解调的方法，把1/f噪声和失调调制到高频端，再经过低通滤波器滤除，而有用
2、信号经过调制后，又解调到基带，这种技术没有白噪声混叠的缺点，但是其斩波频率限制了其带宽。本文设计的仪表放大器，同时应用了斩波稳定技术2和自动归零技术3来降低1/f噪声和失调电压的影响，具有高的共模抑制比、低失调电压以及能够动态补偿失调电压的特点。1 斩波技术的基本原理斩波原理图如图1所示。斩波技术通过把输入信号和方波信号调制，再经同步解调和低通滤波后得到所需要的信号，它实质上并没有消除失调，而是把失调电压和低频噪声调制到高频，然后通过低通滤波器把高频处的失调电压和噪声滤除掉。在理想情况下，斩波运放能够完全消除直流失调和低频噪声（主要是1/f噪声）。斩波调制原理如图1所示，假设Vin、Vout分
3、别是输入、输出信号电压，A为放大器的增益，Vch是周期性方波信号，fch2 斩波失调稳定技术斩波过程会产生很多混频产物，包括斩波频率和输入信号的和、差项。这些混频产物会引起很大的失真，特别是当信号频率接近斩波频率时尤为明显。而且低通滤波会减小可用信号的带宽。要想在信号带宽不减小的情况下抑制噪声和失调，最好的解决办法是使用斩波失调稳定的运算放大器。这种电路结构在主通路提供信号带宽，而辅助通路减少失调，其电路结构如图2所示，其中辅助通路包括斩波稳定放大器和积分器，主通路只有1个放大器。假设主放大器的主、辅输入端的失调电压分别为Vosm（主）、Vosm，1（辅），主、辅输入端的增益分别为Am、Am，1；辅助运放的等效失调电压为Vosn、增益为An，整个放大器的整体失调电压为Vos，则有：3 斩波失调稳定放大器的设计和仿真