零漂移运放的概述与应用

概述

半导体公司不断尝试寻找新的方法来塑造其产品品牌并简要突出这些产品的功能特色。在运算放大器领域尤为如此。随着对高精度运算放大器的需求不断增长，自校正架构(不断修正失调误差的设计)的运用变得愈加普遍。“零漂移”是许多领先放大器制造商使用的行业标准术语，指的是任何连续自校正的架构，无论它是自动调零拓扑还是斩波稳定拓扑。

自动调零架构包含一个始终与输入相连的主放大器。此架构中还包含辅助放大器，它们用于连续修正自身的失调，然后将失调修正应用于主放大器。Microchip Technology已在MCP6V01上实现了这种类型的架构，其中主放大器的失调误差每秒修正一万次，从而实现超低的失调和失调漂移。

斩波稳定架构也使用一个始终与输入相连的高带宽主放大器。此外，还有一个“辅助”放大器，它利用开关对输入信号进行斩波并为主放大器提供失调修正。Microchip Technology的MCP6V11低功耗放大器便是这种架构的一个绝佳示例，其中可利用斩波操作最大程度地降低失调和与失调相关的误差。

尽管自动调零放大器和斩波稳定放大器的内部工作原理不同，但二者的目标一致，即最大程度地降低失调和与失调相关的误差。这不仅有助于降低初始失调，还能在消除1/f噪声的同时，极大地降低随时间和温度产生的失调漂移，并实现卓越的共模和电源抑制性能。

应用

斩波稳定放大器首次投入市场时，因其开关电流大、对布局敏感且成本高昂而难以使用。因此，它们仅在性能至关重要的特定应用中采用。随着在加工工艺和硅片设计领域取得的进展，零漂移放大器的可用性不断提高，从而得以在各种应用中广泛使用。具有超高精度和较低漂移需求的产品可从零漂移放大器的性能中获益，例如，医疗和工业市场上的传感器调节设备和仪表。这些产品包括血糖仪、可穿戴的血压、心率或体温监测系统、游戏设备、流量计、万用表以及高端体重秤。

许多传感器(例如，应变仪、RTD和压力传感器)通常采用惠斯通电桥配置，因为这种电路可提供出色的灵敏度。即使在惠斯通电桥配置中使用多个传感器时，输出电压的总变化也相对较小，通常为毫伏级。由于信号振幅很小，因此通过模数转换器(ADC)将电压转换为数字信号前通常需要增益级。高增益和最大程度减少噪声的需求使零漂移放大器成为这类应用的最佳选择。