但另一方面也存在使用儀表放大器(IA)連接傳感器和ADC的實際例子,其原因是:
1. 在靠近信號源的地方將小信號放大可以改善一些應(yīng)用的總信噪比,特別是當(dāng)傳感器不靠近ADC時。
2. 許多高性能ADC沒有高阻抗輸入端,因此需要低源阻抗放大器的驅(qū)動才能充分發(fā)揮它們的性能。在這種情況下如果沒有中間放大器,輸入電流尖峰和源阻抗失配等異常情況將帶來增益誤差。
3. 外部放大器能幫助用戶針對應(yīng)用優(yōu)化信號調(diào)節(jié)(濾波)。
4. 用于制造ADC的佳半導(dǎo)體工藝并不一定是用于制造放大器的佳工藝。
5. IA提供的增益使傳感器和ADC之間的接口更加容易,因為它不僅可以減輕系統(tǒng)設(shè)計壓力,還能降低總體系統(tǒng)成本。例如,讀取一個無增益的傳感器信號比讀取放大的傳感器信號需要更高的分辨率和昂貴的ADC。
低偏移儀表放大器的好處
當(dāng)使用IA讀取傳感器信號時經(jīng)常會遇到各種直流誤差問題,主要根源是輸入電壓偏移效應(yīng)。事實上,引起直流誤差的其它每個根源都是根據(jù)輸入偏移電壓進(jìn)行建模的,其中直流CMRR代表直流輸入偏移電壓隨輸入共模電壓的變化,直流PSRR代表直流輸入偏移電壓隨電源電壓變化而發(fā)生的改變。
即使VOS可以在制造過程中得到校準(zhǔn),但輸入偏移電壓(隨溫度和時間)的漂移要比初始直流偏移本身更重要。這種漂移誤差好是通過使用芯片內(nèi)的有源電路來解決。
也許引起直流誤差的重要根源是噪聲,而噪聲是半導(dǎo)體芯片設(shè)計和工藝中所固有的。因為大多數(shù)傳感器信號被高增益模塊所放大,以輸入信號為參考的噪聲也被放大同樣的增益。噪聲有兩種形式:粉色噪聲(也稱為1/f或閃爍噪聲)和白色噪聲。粉色噪聲在低頻段(小于100Hz左右)更重要,白色噪聲一般決定了信號帶寬更高的芯片性能。
在傳統(tǒng)的低噪聲模擬電路設(shè)計中通常選用雙極晶體管設(shè)計輸入級電路,特別是在必須實現(xiàn)低的粉色噪聲電平情況下。