由離散器件搭建的斬波電路由于電荷注入和時(shí)鐘潰通效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生直流偏置電壓,使得低頻弱地磁擾動(dòng)信號(hào)淹沒,無法有效提取。為了解決上述問題,采用自動(dòng)置零技術(shù)和斬波技術(shù)相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)了一種新型的低偏置斬波放大電路,通過提取傳統(tǒng)斬波電路的直流偏置電壓特征值,進(jìn)行反饋抵消,從而抑制電路中固有的直流偏置電壓。結(jié)果表明,低偏置斬波放大電路直流偏置電壓為2.2μV,低于低偏置運(yùn)算ADA4528的2.5μV;在0.1～10Hz的低頻段,設(shè)計(jì)的低偏置斬波放大電路噪聲峰峰值為28 nV,低于ADA4528的96 nV,降低到后者的29%。 

【文章來源】：儀表技術(shù)與傳感器. 2020,(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

斬波放大電路的基本原理圖

圖1中,斬波放大電路由2個(gè)斬波開關(guān)(調(diào)制、解調(diào)器),1個(gè)前置運(yùn)算放大器,1個(gè)高通濾波器和1個(gè)后置低通濾波器組成。斬波頻率為fchop的方波,其周期為T(由FPGA模塊產(chǎn)生)。斬波放大技術(shù)是一種連續(xù)調(diào)制解調(diào)的方法[15-17]。其中低頻噪聲被調(diào)制1次,傳輸信號(hào)被調(diào)制2次,故將原本在一個(gè)頻段的低頻噪聲和傳輸信號(hào)調(diào)制至不同的頻段,然后通過低通濾波器將噪聲和傳輸信號(hào)分離,來達(dá)到降低電路中低頻噪聲的目的。其中由于電荷注入和時(shí)鐘潰通效應(yīng)所產(chǎn)生直流偏置電壓的波形演化如圖2所示。斬波放大電路可以很好地濾除電路系統(tǒng)中的絕大部分低頻噪聲,但是輸出仍會(huì)存在一定的直流偏置電壓[18-19]。具體的直流偏置電壓波形如圖2所示。其中調(diào)制(第一次斬波)過程中所產(chǎn)生的尖峰噪聲波形如圖2(a)所示,其表達(dá)式[9]為

為了降低傳統(tǒng)斬波放大電路中的直流偏置電壓,我們采用自動(dòng)置零技術(shù)和斬波技術(shù)相結(jié)合的方法,重新設(shè)計(jì)了電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其原理如圖3所示。電路原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。主要采用的是主電路局部采樣,通過一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路(自動(dòng)置零電路)提取需要抑制的噪聲特征值并返回到斬波放大電路的前置運(yùn)算放大器輸出端進(jìn)行抵消抑制的方法。將原電路中輸出端的直流偏置電壓歸算到電路前置運(yùn)算放大器的輸出端,其表達(dá)式[22-23]為

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3295206