ZHCSIT7B September 2018 – August 2025 TMUX6119
PRODUCTION DATA
斬波放大器的工作原理依賴于在將直流輸入信號(hào)饋送到交流耦合寬帶放大器之前將其轉(zhuǎn)換為交流電的概念。該轉(zhuǎn)換利用 SPDT 開關(guān)將輸入直流信號(hào)“斬波”為交流電壓。然后，放大器的輸出由另一個(gè) SPDT 開關(guān)調(diào)制，將信號(hào)轉(zhuǎn)換回直流電。接下來(lái)，開關(guān)的輸出經(jīng)低通濾波（或集成）后變得平滑并產(chǎn)生最終的直流輸出。
斬波放大器的運(yùn)行由 2 個(gè)階段組成，即采樣 (S) 階段和自動(dòng)置零 (Z) 階段。在自動(dòng)置零階段，開關(guān)切換至 Z 位置，電容器 C1和 C2 分別充電至放大器輸入和輸出偏移電壓。在采樣階段，開關(guān)切換至 S 位置，在此期間，VIN 通過(guò) C1、寬帶放大器、C2 和積分器連接到 VOUT。輸入直流電壓由電容器 C1 交流耦合，再由寬帶放大器 A1 放大。C2 有助于減少由放大器的輸入偏移電壓引起的任何直流分量，積分器則有助于平滑輸出信號(hào)以產(chǎn)生所需的直流電壓輸出。
多種機(jī)制幫助降低斬波放大器設(shè)計(jì)的總體噪聲。直流增益是交流級(jí)與積分器直流增益的乘積，可以輕松達(dá)到 160dB 或更高的開環(huán)增益，因此可將增益誤差 VOUT/(A1×A2) 降低至接近于零。輸出積分器級(jí)中的偏移和漂移被前一個(gè)交流級(jí)的直流增益消除。因?yàn)榉糯蠹?jí)采用交流耦合，所以交流級(jí)中的直流漂移也不會(huì)產(chǎn)生影響。寬帶放大器的 1/f 噪聲由解調(diào)器調(diào)制為更高的頻率。
請(qǐng)注意，輸入信號(hào)頻率應(yīng)遠(yuǎn)小于斬波頻率的一半，以防止在此斬波放大器實(shí)現(xiàn)中出現(xiàn)混疊誤差。斬波頻率反過(guò)來(lái)受到寬帶放大器增益-相位限制以及由開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間和電荷注入引起的誤差的限制。TMUX6119 的開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 68ns（典型值），平均電荷注入小于 0.19pC，因此非常適合斬波放大器實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，輸入信號(hào)頻率仍受到放大器性能的限制。如果需要更高的采樣頻率，可以使用斬波穩(wěn)定放大器或集成的零漂移放大器（如 OPA2188）來(lái)滿足要求。