低噪聲、增益可選放大器

作者：Nathan Carter and Chilann Chan

數據采集、傳感器信號調理和其他輸入信號在寬范圍內變化的應用需要增益可選放大器。傳統的增益可選放大器使用反饋環路中的開關將電阻連接到反相輸入，但開關電阻會降低放大器的噪聲性能，在反相輸入端增加大量電容，并導致非線性增益誤差。當使用低噪聲放大器時，額外的噪聲和電容尤其麻煩，非線性增益誤差在精密應用中存在問題。

圖1.使用ADA4896-2和ADG633構建低噪聲、增益可選放大器來驅動低電阻負載。

圖1所示的增益可選放大器采用創新的開關技術，可保持ADA4896-2的1 nV/√Hz噪聲性能，同時降低非線性增益誤差。通過這種技術，用戶可以選擇具有最小電容的開關，以最大化電路的帶寬。

這些開關采用ADG633三通道單刀雙擲CMOS開關實現，配置為S1A和S2A導通，或S1B和S2B導通。開關S1連接到反饋電阻的輸出端，開關S2在非線性開關電阻不影響增益的點（V1或V2）采樣。這降低了增益誤差，同時保持了噪聲性能。如圖所示值所示，當“A”開關導通時，第一級放大器增益為4 V/V，當“B”開關導通時，第一級放大器增益為2 V/V。開關增益的數量可以通過額外的開關封裝或使用多路復用器（如4：1 ADG659或8：1 ADG658）來擴展。

請注意，失調是由流過S2采樣開關非線性導通電阻的輸出緩沖器的輸入偏置電流產生的。為了補償此偏移，請將未使用的開關（S3B）放在輸出緩沖器的反饋路徑中。

此外，輸入放大器的偏置電流會導致增益相關失調。由于輸入放大器和輸出緩沖器構建在同一芯片上，因此它們的偏置電流的相對匹配可用于抵消變化的失調。放置一個電阻等于 R 之差F2和 RF1與開關 S2A 串聯時，失調電壓變化較小。

以下推導表明，在V1處采樣可產生所需的信號增益，而不會出現增益誤差。RS表示開關電阻。V2 可以使用相同的方法派生。

將等式1代入等式2，

請注意，如果VO1產生所需的信號增益，無增益誤差，緩沖輸出，VO2，也將沒有增益誤差。圖2顯示了電路在VO2.

圖2.頻率響應VO2

審核編輯：郭婷