传感桥用交流激励无非是想在微弱缓变的输入信号上迭加一个交流调制波后进行交流放大解调获得放大了的输入信号. 这部分工作可以让第四代运放ICL7650来完成
在电子电路设计中,经常需要放大微弱的直流信号或缓慢变化的信号。而一般集成运算放大器都是利用参数补偿原理的直接耦合或者阻容耦合放大器,它们的初始失调参数并不等于零,而是用调零电位器或精密修正技术的调节来进行失调参数的补偿。如此使得直接耦合放大器在放大信号的同时也放大了温漂,而阻容耦合放大器虽然能够抑制温漂,但不能用来放大微弱的直流信号或缓慢变化的信号,它会把这种信号作为温漂给抑制掉。使用斩波自动稳零就能很好解决抑制温漂和放大微弱直流信号这个问题。 斩波技术基本原理 ---如果将直流信号(或缓慢变化的信号)转换成交流信号(它的幅值与直流信号的幅值成正比),然后用交流放大电路放大,再把它复原为直流信号,便可以较好地解决抑制温漂和放大微弱直流信号的矛盾。这就是斩波技术的基本指导思想,原理如图1所示。 ---输入的直流信号经过调制电路(或斩波电路)、放大电路、解调电路后,又恢复为直流输出。当然,这种电路由于调制型放大器的输入频带很窄,并且模拟开关换向还产生调制信号噪声。所以这种电路不适用放大频率较高的输入信号。 自动稳零基本原理 ---单片自动稳零集成运算放大器的基本指导思想是:如果能把运放两个输入端短路时或加共模输入信号时的输出电压(误差电压)先用电容器寄存起来(将此过程简称为采样),再与运放正常工作时的输出电压相减(将此过程简称为校零),则可有效地减小失调电压、失调电流及温度变化和电源电压波动所引起的漂移,也可有效地抑制共模信号。 ---图2是自动稳零的基本原理图,MAIN是主放大器(CMOS运算放大器),NULL是调零放大器(CMOS高增益运算放大器)。 ---电路通过电子开关的转换来进行两个阶段工作:第一是在内部时钟(OSC)的上半周期,电子开关A和B导通,A和C断开,电路处于采样阶段,从而将运放NULL的误差电压寄存在电容器CEXTA上;第二是在内部时钟的下半周期,电子开关A和C导通,A和B断开,电路处于动态校零和放大阶段。将采样阶段寄存在电容器CEXTA上的误差电压与放大器NULL正常工作时所产生的误差电压相互抵消,进而消除失调及其漂移和共模信号对放大器A2输出的影响,并将A2的输出送至运放A1的第三输入端N1,以加强A1输出。 典型应用芯片 ---ICL7650是Maxim公司利用动态校零技术和CMOS工艺制作的斩波稳零式高精度运放,输入偏置电流在25℃时为1.5pA、输入失调电压为1μV、失调电压温度系数为0.01μV/℃,输入电阻可以达到1012Ω,此外其共模抑制比达到130dB。 ---该芯片内部晶振产生200Hz内部节拍频率,并且这个时钟信号可以从INT/CLK OUT管脚引出。为了稳定运算放大器输出信号的直流分量,可将钳位端(CLAMP)连接运算放大器的输入端和输出端,这样芯片会在输出达到饱和之前,在钳位端和输出端之间建立一个电流通道,从而防止电荷在校零和寄存电容上继续积累,减少电容的充放电恢复时间,使得输出电压得到稳定。 |
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