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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。人工对仪器调零误差大而且耗费人力，自动调零放大电路很好的解决了这个难题。 2.自动调零放大电路的原理 放大现象存在于各种场合。例如，利用放大镜放大微小物体，利用杠杆原理用小力移动重物，利用变压器将低电压变换为高电压。放大电路放大的本质是能量的控制和转换。电子电路放大的基本特征是功率放大，放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。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。 ∞ - + + N3 Uo K1 C1 Sa2 R2 Sb2 Sa1 - + + N1 K2 - + + N2 # Ui Sb1 R1 # # # ∞ - + + N4 a) 电路原理图 K2 C1 UC1 Uo1 R1 R2 K1 - + + N1 - + + N2 b) 误差保持 Uo C1 Ui R1 R2 K1 - + + N1 c) 调零放大输出 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 HYPERLINK /Product/T4031/list.html 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，这就要求前置放大电路测量具有高增益、高精度、低噪声、低漂移等特点。一般集成运算放大器都是