自稳零放大器：高增益传感器信号放大器的理想选择

许多传感器信号放大器处理极小输入信号的调理。它们的高信号增益要求信号路径具有极低的失调电压、随时间和温度变化的低失调电压漂移以及高增益精度。为了用标准线性元件满足这些要求，需要系统级自动校准和多级放大器。然而，这使得硬件和软件设计变得复杂，增加了设计成本，并且减慢了新产品的上市时间。

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另一种方法是使用具有低失调和漂移以及高开环增益(AoL)的元件来实现高增益精度。迄今为止，AoL最高、失调和漂移最低的放大器是自稳零放大器，如Renesas ISL28134。该放大器通过片内实现的连续运行校准机制来实现高DC精度。ISL28134的典型值为0.2uV输入失调和0.5 NV/°C失调漂移/温度漂移，甚至可以满足DC精度的最高要求。
本技术简介解释了自稳零校准技术，并将ISL28134的噪声频谱与标准CMOS运算放大器的噪声频谱进行了比较。本技术简介以四个应用示例说明ISL28134在DC和宽带交流应用中作为热电偶放大器和校准放大器的用途。
图1显示了自稳零放大器的原理结构。这里，宽带主放大器(AM)由并行调零放大器(AN)进行失调校正。整个放大器的失调校正发生在自稳零时钟频率(fAz)的一个周期内，分为两种工作模式:自稳零阶段和放大阶段。

产生fAz的振荡器(OSC)通过将两个开关驱动至位置1来启动自稳零阶段。由多个放大级组成的零点放大器的输入端短接在一起，其输出端连接到电容C1。在此配置中，测量自己的输入失调电压，并将其存储在C1上。从数学上讲，我们可以将C1的电压表示为Vc1 = Gg(AINVosN-AzVc1 ),通过简单的重排，如等式1所示。

图4通过展示频域采样的效果来描述降噪过程。输入信号的采样构成调制，fAz作为载波，ViN(或fN)作为调制信号。S1和S2这两个开关都被M1和M2这两个调制器所取代。图4中的VM1(f)显示，VIN的第一次调制导致fiN的边带位于fAz-的奇次谐波两侧