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自动调零放大电路的原理及应用 摘要:自动调零放大器在现代科学技术中有越来越广泛的应用。通过对自动调零放大电路的原理及应用的介绍，使对自动调零放大电路有初步的了解。 关键字：自动调零放大电路;原理;应用 The principle and application of automatic zeroing amplifier circuit Abstract: Automatic zeroing amplifier is widely used in modern science and technology. By introducing the principle and application of automatic zeroing amplifier circuit, which makes we have a preliminary understanding. Key words: automatic zeroing amplifier circuit; The principle; application 1.引言 自动调零放大电路又称动态校零放大电路，能够消除运算放大器输入失调电压的电路，使运算放大器实现自动调零。许多精密测量仪表，存在因放大器的不稳定而引起的误差，它的输出电压决定于输入网络及反馈网络元器件的精度及稳定度。如果再加上自动调零，则还能解决元器件及放大器漂移引起的误差。这种自动调零电路大多采用定时自动校零的办法，随时校准测量电路的失衡及由于元器件及电源不稳定而引起的零点漂移现象。在许多测试仪器仪表应用中,由于其所用传感器可能会受到环境温度、湿度,地理位置的影响,因此很多需要在现场测试前进行调零操作。。自动调零是一种动态的抵消失调电压和失调电压漂移的技术，在结构上有一个调零放大器和主放大器，会持续地自校正放大器的失调电压误差。调零放大器持续的消除自身的失调电压，然后对主放大器施加校正信号，这种持续校正可确保极低的失调电压，比传统运放低的多，实现比传统放大器更优异的抑制能力，减少温度漂移和时间漂移。它能将相对输入端的失调电压降低到uV级，将失调电压漂移降低到nV/C级。 动态抵消失调的另一优点是可降低低频噪声，特别是1/f噪声,又名闪烁噪声，是由传导路径的不规则性和晶体管内偏置电流造成的噪声而引起的低频现象，在较高频率上，1/f噪声可忽略不计，因为其他来源的白噪声开始占主导地位，如果输入信号近似直流信号，该低频噪声该是个大问题。在基于自动调零的放大器中，1/f噪声在失调校正的过程中被滤除了。由于该噪声源出现在输入端，并且噪声信号变化相对较慢，因此可认为是放大器失调电压的一部分，能相应的得到补偿。自动调零放大器的指导思想是：如果能将运放两个输入端短路时或加共模输入信号时的输 出电压（误差电压）先用电容器储存起来，再与运放正常工作时的输出电压相减（简称校零），则可有效的减小失调电压、失调电流及温度变化及电源电压波动所引起的漂移，也可有效的抑制共模信号。 由图a，当N3输出高电平，Sa1、Sa2导通，电路处于失调调零状态，见图b。可推出： Uc1＝－（Uo1＋U0s2）K2 Uo1＝（－U0s1＋Uc1）K1 Uc1≈U0s1 电容C1寄存了运算放大器N1的失调电压U0s1。 当N3输出低电平，Sb1、Sb2导通，电路进入信号放大状态，见图c。可推出： Uo≈－(R2/R1)Ui 实现了对失调电压的校正，达到了自动调零的目的。 3.自动调零电路的应用 应变片式传感器应用十分广泛，它采用电桥式电路结构，以提高输出灵敏度。但一个微应变桥路输出只有2mV左右，即使在满载情况下，应变片的最大输出也只有数十mV，这就要求前置测量具有高增益、高精度、低噪声、低漂移等特点。一般集成运算放大器都是利用参数补偿原理的直接耦合或者阻容耦合方式，它们的初始失调参数并不等于零，而是用调零电位器或精密修正技术进行失调参数的补偿。这使得直接耦合放大器在放大信号的同时也放大了温漂，而阻容耦合放大器虽能抑制温漂，但不能用来放大微弱的直流信号或缓慢变化的信号，它会将这种信号作为温漂抑制掉。使用自动稳零技术的精密仪表放大器AD8230就能很好地解决抑制温漂的同时又放大微弱直流信号这个问题，以满足精密应变测试仪的设计要求AD8230是ADI公司的一款利用动态校零技术，采用超小型SOIC工艺制作的稳零式精密仪表放大器。与工业标准AD62x系列仪表放大器相比，AD8230有许多关键的性能提高：具有109W的高输入阻抗，能有效地抑制信号源与传输网络阻抗不对称引起的误差；在-40~+125℃的工作温度范围内，输入失调电压为10mV、失调电压温度漂移只有50nV/，共模抑制比高达140dB，能