Operasyonel yükselteçler sayısız analog sinyal zincirinin arka kemiği oluşturur, ancak performansları genellikle gerilim ve sürüklenme ile sınırlıdır. Sıcaklık değişiklikleri, yaşlanma ve silikon üzerinde stres, giriş geriliminin dolmasına neden olur, optimizasyonda ölçüm ölçüm ölçüm hızı sadece bir seçenek değildir; sıfır-drift yükselteçli yükselteçleri bu sınırlamayı kendi hatalarıyla aşmaktadır ve bu yükselticileri otomatik olarak nasıl düzeltir.Bu yükselticileri otomatik olarak kontrol eder ve bu efekt otomatikleştirme tekniklerini otomatik olarak doğrulayın.

Sıfır-Drift Amplifiers

Geleneksel bir yükselticinin girişi gerilim – DC gerilimi, tüm işletim sıcaklığı aralığı ve ürün ömrü boyunca sürekli dengeyi sağlamak için girişler arasında uygulanmalıdır.Bu dengelemek, hassas DC devrelerinde hakim hata kaynağıdır.

Temel zorluk temel fiziktir: bipolar transistörlerin bir sıcaklık bağımlısı temel-emitter gerilimi vardır ve MOS cihazlar şarj ve sıcak-karrier etkiler nedeniyle eşanlı geçişleri gösterir.Diferansiyel çift transistörler arasında eşleşmesi tek bir ölüde mükemmel olabilir, ancak ambalajlamadan gelen ısı-bağımlılar ve mekanik stresler yanlış eşleştirmeler sunar. Zero-drift mimarisi yerine sadece eşleştirmeye çalışmazlar; yerine sadece 370D'yi kullanmaya çalışırlar.

Sıfır-drift yükselteçlerinin iki birincil ailesi var, her ikisine de geri bildirime dayanıyor: “0)auto-zeroing yükselteçleri) ve [[Dönetici yükselticileri ). Birçok modern cihaz her iki tarafın da en düşük dengeleme ve gürültü elde etmek için bir araya getiriyor.

Amplifiers'teki geri bildirimin Temelleri

Geri bildirim, giriş için çıkış sinyalinin bir kısmını geri döndürme sürecidir. En hassas yükselteçlerde, [[Döneticiler:0)negative geri bildirimler), stabilite için açık-loop kazançlarını ticaret için kullanılır, lineerlik ve öngörülebilir kapalı-loop kazanılır.

[FONT:0)[DÜDÜDÜDÜŞÜNÜ: 1)[Üye: 1)[Üye: 4)))[Üye Olmayanlar (Üye)

A)OL açık-loop kazanılır ve LRT:2.tr|Düzücüler ve çevresel değişikliklere rağmen yükselteçli-loop kazanılır.

Olumsuz vs. Olumlu Geri Bildirim

Negative feedback reduces gain but improves linearity, bandwidth (when properly compensated), and noise immunity. Positive feedback increases gain but can lead to instability and oscillation; it is intentionally used in comparators with hysteresis and in oscillators. For zero-drift amplifiers, only negative feedback is used in the main signal path. However, the internal correction loops may use a form of positive feedback during switching transitions in chopper architectures, though this is carefully managed.

Geri bildirim ve döngü

Ürün LRA)OL[DÜDÜDÜDÜŞÜNCÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Sıfır-Drift Performansı için Geri Dönüşüm Teknikleri

Sıfır-drift yükselteçleri, sürekli veya geçici olarak çalışan geri bildirimlerini uygular. İki baskın yaklaşım otomatik ve hopper stabilizasyondur. Her ikisi de dengeyi doğru bir şekilde ölçebilirseniz, geri bildirim gerilimi ile sinyalden çıkarabilirsiniz.

Auto-Zeroing Architecture

Otomatik-zeroing amplifikasyonunda, ikincil (büyü) yükselteç, özel bir kalibrasyon aşamasında ana yükselteçini ölçmek için kullanılır. Tipik bir oto-zero döngüsü aşağıdaki gibi çalışır:

  1. [FONT:0]Sampling fazı:[Dönetici:[Dönder: 1) Ana yükselteçim sinyal yolundan kopuyor ve girilen yükseltici yükseltici yükseltgençlik, girişini bir araya getirerek ve çıktıyı sıfıra zorlayarak yükseltiyor.
  2. [FONT=0]Amplification faz:[Dönetici:[Dönder: 1) Ana yükselteçim sinyaline yeniden bağlanır ve depolanan düzeltme gerilimi dengelemeyi iptal etmek için uygulanır.

Bu, DC'nin sıfırını ve sürüklenmesini sağlayan çok düşük frekanslı bir filtre biçimidir. Otomatik-zero oranı genellikle on kilohertz'ın birkaç yüzünü azaltır; yükselticinin sinyal işleme için kullanılamadığı zamanı azaltır. Modern oto-zero yükselteçleri 0.02 μV/°C'nin altına alır ve 5 μV'nin altında ilk sıralanır.

Auto-zeroing'in bir dezavantajı vardır: geçiş eylemi sinyal yolunda şarj eder, geniş bant gürültüsüne neden olur. kapasitor, sızıntı nedeniyle düzeltme gerilimi tutmak için yeterince büyük olmalıdır, hangi sınırlar yükselticinin ne kadar hızlı bir şekilde kullanılabilir.

Chopper Stabilizasyon

Chopper stabilizasyon farklı bir yaklaşım gerektirir.Görüntü düzenli olarak kapatılması yerine, amplifikatör DC girişi sinyalini kullanarak daha yüksek frekansa modülasyon sinyalini (tipik olarak bir kare dalgası) ayarlar. modlu sinyal, daha sonra tekrar monte edilir. ana yükselticinin dengeleme gerilimi, dolaylı frekansa indirilmiş bir DC hatası olarak görünürken, sinyal DC'ye geri getirilir.

Bir chopper-stabilized amplifikatörde, [[0) Geri bildirim döngüsü yüksek frekanslı bir bileşen olarak dolanan sinyali görür (FLT:1). yükselticinin kendi sıralaması, DC'den filtrelenen bir AC hatasına etkili bir şekilde dönüştürülür.Bu teknik, ayrı bir nulling yükseltici veya örnekleme aşaması gerektirmez; sürekli olarak çalışır. Chopper yükselteçmiş yükselteçmiş yükselteçleri tipik olarak düşük frekanslı gürültü (1/f gürültü) çünkü doping eylemi, gürültü spektrumunu DC'den uzaklaştırır.

Chopper stabilizasyon da geri bildirim kullanır: Çıktı, sabit bir şekilde dolma saati ile senkronize edilir ve geri bildirim yolu, dengeyi devre dışı bırakmak için düzeltme gerilimi ayarlar. chopper amplitüdünün geri yüklemesi için yeterli bant genişliğine sahip olmalıdır (genellikle 10 kHz ile 1 MHz arası).

Kombine Auto-Zero ve Chopper Teknikleri

Birçok gelişmiş sıfır yükselteçli yükselteçler, ana yükselticinin DC dengelemesini ve nulling yükselticisinden 1/fero-drift" yükselticileri ortadan kaldırmak için bir otomatik-zero döngüsü kullanıyor.

Örneğin, 0,0)Analog Cihazları ADA4528[Dönetici: 1 ), yüksek bant genişliği uygulamaları için uygun şekilde yüksek hacimli tasarımlar için uygun hale getirmek için tasarlanmıştır.

Geri bildirim-Driven Zero-Drift Design

Sıfır-drift yükselteçlerinde geri bildirim kullanımı, doğrudan etki sistemi doğrulukunu etkileyen birkaç değişken fayda sağlar:

  • [FONT=0)Dön düşük dengeleme sürüklenme:[Dönetici:0) Geri bildirim düzeltme, on μV/°C (genel amaçlı af-ampiyonlar içintip) on iki nV/°C’ye kadar bir sistem, katlanma olmadan geniş bir sıcaklık aralığı boyunca kalibrasyonunu koruyacaktır.
  • [FONT:0]Negable uzun vadeli sürüklenme:[Döneticilerideki Aging etkileri sürekli olarak geri bildirim döngüleri tarafından gerçekleştirilir, yükselteçin uzun yıllar boyunca sürüklenmemesini sağlar.Bu tıbbi implantlar ve havacılık sistemlerinde kritiktir.
  • [FONT:0)Virtually zero 1/f gürültü: Chopping DC'e yakın 1 /f gürültü köşesini değiştiriyor, yükselticinin gürültü yoğunluğunun çok düşük frekanslara doğru sabit olduğunu gösteriyor.For DC ölçümler için, bu standart af-ampsiyonlar üzerinde büyük bir avantajdır.
  • [FONT:0] Geliştirilmiş lineerlik ve PSRRR: Geri bildirim döngüsü, doğrusal olmayan ve güç bazlı olmayan hataları bastırır. Power-ely reddet oranı (PSRR) 130 dB'nin üzerinde yaygındır.
  • [FONT=0]Wide dinamik aralığı:[Dönetici:[Dönetici:0)Uygunluk seviyesine göre, yükseltici, sürüklenme nedeniyle çok küçük sinyalleri çözemez.Bu, 24bit delta-sigma ADC sürücüleri ve hassas ağırlık ölçekleri sağlar.

Pratik Tasarım

Sıfır-drift geri dönüş teorisi zarif olsa da, gerçek bir devrede uygulamak birkaç ince faktöre dikkat gerektirir.

Stability and Compensation

Otomatik ya da doping döngüsü, yükselteçin transfer fonksiyonuna ek kutuplar ve sıfırlar ekliyor. Otomatik-zero yükselticisinde, nulling yükselticinin çıkışı örnekleme aşamasında yer almalıdır; aksi takdirde, düzeltme gerilimi tamamen devre dışı bırakılamaz ve dengeleme tamamen çıplak olmayacaktır.Bu, nulling yükselticinin kendi geri bildirim döngüsüne dikkat etmek gerekir.In chopper stabilizatörlerde, dolma frekansı henüz düşük frekans bant genişliğine ihtiyaç duymamalıdır.

Gürültü ve Band Wide Trade-offs

Anahtarlama gürültü, sıfır-drift tekniklerinin ürünü tarafından doğaldır. Auto-zeroing, anahtarlama işlemine bağlı olarak geçiş kenarlarında gerilimleri üretir ve bu eserlerin gerekli olup olmadığına karar vermelidir.In yüksek çözünürlüklülar, gürültüyü yükseltebilir ve önemli hale gelir.Bazı sıfır yükselteç yükselteç yükselteçli yükselteçler, dolma frekansına dışsal bir pin sunar.

Band genişliği de sınırlıdır. Auto-zero yükselteçleri genellikle birkaç MHz'in bir kazanç bant genişliği ürünü sergilemektedir, çünkü anahtarlama cihazları yüksek frekanslı performansı sınırlandırabilir.Chopper-stabilized amplifleri biraz daha yüksek bant genişliğine ulaşabilir (10-20 MHz) ancak hala genel amaçlı yüksek hızlı artırılmış yüksek performanslı af-ampiyonlar azaltır.For applications require both low drag and wideband, tasarımcılar bir sıfırdan önyükleme ile şarj edilebilir.

Dış Pişe Seçme Seçme

Sıfır-drift amplitüdünün etrafındaki geri bildirimler dikkat edilmelidir. Geri bildirim ağının sürekliliği yükselticinin giriş kapasitesi ile etkileşime girer ve özellikle yüksek kazançlarda düşük değerli dirençlere neden olabilir. Low-value dirençler 10 kULLAH'a kadar 1 kULLAH'a karşı dayanıklıdırlar, ancak güç dağılımını arttırırlar. Ek olarak, yükselticilerin içindeki düzeltmeler (eğer dışsal) düşük maliyetli olmalıdır.

Uygulamalar Sıfır-Drift Amplifiers

ultralow sürüklenme, düşük gürültü ve yüksek doğruluk kombinasyonu bu yükselteçleri sayısız alanda temel hale getiriyor:

  • [FONT:0) Sonuç:[Dönetici:[Dönetici: 0) Çokmetreler, hassas gerilim referansları ve LCR metre, DC doğrulukları için sıfır yükselteçli yükselteçlere güvenir. Örneğin, [[Görünge 3458A Multimeters, 8.5-dijik giriş aşamasını kullanır.
  • [FONT:0)Medical elektronik: [DÜDÜDÜ, EEG ve pul oximetri vücut ısısına veya uzun izleme dönemlerine sürüklenmeyen yükselteçleri gerektirir. AD8232, tek bir-lead ECG ön sonunda, temel stabiliteyi korumak için sıfır-drift yükselteçli bir yükselteç içerir.
  • [FONT:0)Strates ağırlık ve kuvvet ölçümlerini ölçtü:) Yük hücre sinyalleri küçük (birkaç mV tam ölçekde) ve sıfır yükselteçli yükselteçler olmadan basitleştirilmiş olmalıdır.
  • [FONT:0]Thermo çift ve RTD arayüzleri: 0.1°C'nin sıcaklık değişiklikleri sadece mikro volt seviyesindeki gerilim değişiklikleri üretir; herhangi bir yükseltici sürüklenebilir sinyal telleri için standart bir seçimdir.
  • [FONT=0] Uzay ve aviyonikler:[Dönetici:[Dönetici:0) Radyasyonun sıfır yükseltilmiş sıfır yükselteçli yükselteçleri uydu güç yönetimi ve sensör okumaları sırasında kullanılır. Toplam doz radyasyonu dengeye neden olmaz, çünkü geri bildirim döngüsü sürekli olarak doğrulanır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sıfır-drift yükseltici performansı sadece mükemmel bir transistör eşleştirme veya akıllı düzen meselesi değildir - temel olarak geri bildirim yoluyla etkinleştirilir. Auto-zeroing ve chopper stabilizasyon, gerçek zamanlı olarak hataları ölçmek ve iptal etmek, birkaç on yıl önce ulaşılamaz dijital kalibrasyon seviyeleri ile bir araya gelmek, DC hassas sıcaklık ve sıfır binaları üzerinde doğru yükseltici topolojiyi nasıl tercih edebilir.