低噪聲增益可選放大器

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數據采集、傳感器信號調理以及輸入信號變化范圍較大的其他應用要求采用增益可選放大器。傳統的增益可選放大器在反饋環路中用開關將電阻連接至反相輸入，但開關電阻會降低放大器的噪聲性能，增加反相輸入上的電容，并提高非線性增益誤差。在使用低噪聲放大器時，增加的噪聲和電容，非線性增益誤差，這些都將影響精密應用中的精度。

圖1. 利用ADA4896-2和ADG633構建低噪聲增益可選放大器來驅動低阻負載

圖1所示增益可選放大器采用了一種創新的開關技術，可以保持ADA4896-2的1nV/√Hz噪聲性能，同時降低非線性增益誤差。利用這種技術，用戶可以選擇電容最小的開關來使電路的帶寬最大化。

通過ADG633三路SPDT CMOS開關實現的開關采用以下配置：S1A和S2A同時開啟，或者，S1B和S2B同時開啟。開關S1連接至反饋電阻的輸出端，開關S2在V1或者V2進行采樣，在這些點開關電阻不影響增益。這樣可以降低增益誤差，同時保持噪聲性能不變。在所示值下，第一級放大器增益為4V/V(“A”開關開啟)或2V/V(“B”開關開啟)。開關增益的數量可通過增加開關加以擴展，也可通過多路復用器(如4:1ADG659 或8:1ADG658)進行擴展。

請注意，輸出緩沖器流過S2采樣開關的非線性導通電阻的輸入偏置電流將產生失調。為了補償該失調，須將未使用的開關(S3B)置于輸出緩沖器的反饋路徑中。

另外，輸入放大器的偏置電流會導致因增益而異的失調。由于輸入放大器和輸出緩沖器采用同一芯片，因此可以利用其偏置電流的相對匹配性來消除上述失調變化。將一個大小等于 RF2 與 RF1， 之差值的電阻與開關S2A串聯，可以減少失調-電壓差。

下面的推導公式說明，在V1采樣可產生所需的信號增益，且無增益誤差.RS表示開關電阻.V2可以利用同樣的方法導出。

(1)

(2)

S將方程1代入方程2可得，

(3)

注意，如果VO1 yields the產生所需的信號增益且無增益誤差，則緩沖輸出VO2也無增益誤差。圖2所示為電路在VO2處的歸一化頻率響應。

圖2. VO2/VIN的頻率響應