自動調(diào)零運算放大器――便攜式信號調(diào)理應(yīng)用固有的優(yōu)點

在基于自動調(diào)零的放大器中，1/f噪聲在失調(diào)校正的過程中被濾除了。由于該噪聲源出現(xiàn)在輸入端，并且噪聲信號變化相對較慢，因此可認(rèn)為是放大器失調(diào)的一部分，能相應(yīng)地得到補償。

4低偏置電流
偏置電流就是流入放大器輸入偏置輸入晶體管的總電流。該電流的強度可在μA級別到pA級別不等，很大程度上取決于放大器輸入電路的架構(gòu)。當(dāng)將高阻抗傳感器連接到放大器輸入時，該參數(shù)變得極為重要。偏置電流流經(jīng)該高阻抗傳感器時，傳感器上會產(chǎn)生壓降，導(dǎo)致電壓誤差。對于這些應(yīng)用，就需要低偏置電流。

實際上，現(xiàn)今市場上的所有自動調(diào)零放大器均采用CMOS輸入級，可產(chǎn)生很低的偏置電流。但是，來自內(nèi)部開關(guān)的注入電荷會使偏置電流略高于更傳統(tǒng)的CMOS輸入運放。

5靜態(tài)電流
對于電池供電的應(yīng)用，靜態(tài)電流是個關(guān)鍵參數(shù)。由于調(diào)零放大器和支持自校正自動調(diào)零架構(gòu)所需的其他電路，在帶寬和壓擺率給定的情況下，自動調(diào)零放大器通常會比傳統(tǒng)放大器消耗更多的靜態(tài)電流。已對此進(jìn)行了重大改進(jìn)以提高該架構(gòu)的效率。部分運放（例如， MCP6V03）提供片選或關(guān)斷引腳，以便在器件不工作時盡可能減小靜態(tài)電流。

應(yīng)用示例：便攜式口袋秤
以上指出了自動調(diào)零架構(gòu)有助于提高放大器性能的幾個參數(shù)。下面將探討使用應(yīng)變計的應(yīng)用示例，它會突顯出自動調(diào)零放大器的部分優(yōu)勢。

便攜秤是被廣受用于稱量如貴金屬、珠寶和藥物等小物件的設(shè)備。這些設(shè)備用電池供電，通常需要達(dá)到1/10g的精度，甚至更高。因此，該應(yīng)用需要對用于稱重的應(yīng)變計進(jìn)行高精度而低功耗的信號調(diào)理。

應(yīng)變計使用電阻來測定各外力造成的應(yīng)變量。有幾類不同的應(yīng)變計，最常見的是金屬應(yīng)變計。此類應(yīng)變計金屬線或小片金屬箔組成。施力時，應(yīng)變計上應(yīng)力（或正或負(fù)）的改變會導(dǎo)致應(yīng)變計電阻改變。隨后通過測量電阻的變化量即可獲知所施加的力的大小。通常將一個或多個應(yīng)變計以惠斯通電橋的方式連接，因為這種電路能提供優(yōu)異的靈敏度。電阻值的改變是很小的，因此惠斯通電橋電路的總電壓輸出也很小。對于本例，我們假定輸出滿量程電壓為10mV。

圖2是用于分析該應(yīng)用的一個簡化電路。請注意，該電路并非用于完整表示實際的電路，而是經(jīng)過簡化來展示自動調(diào)零架構(gòu)的優(yōu)點。例如，惠斯通電橋電路的輸出應(yīng)經(jīng)過緩沖以提供高阻抗輸入，但以下電路圖并未顯示緩沖電路。在該電路中，放大器的差動增益被配置為500，因此理想狀態(tài)下惠斯通電橋的滿量程輸出可經(jīng)過放大器變?yōu)?V輸出。

圖2 簡化的應(yīng)用電路

由于該應(yīng)用需要大增益，因此放大器的失調(diào)電壓很關(guān)鍵。放大器造成的任何電壓失調(diào)，都會被增益放大。例如，MCP606是一個CMOS運放，其內(nèi)帶有一個非易失性存儲器以減小輸入失調(diào)電壓，在這種情況下，室溫時的最大失調(diào)電壓為250μV（室溫下）的最大失調(diào)。