LTC2057 是一款高电压、低噪声、零漂移运算放大器,其可在 4.75V 至 36V 或4.75V 至 60V (对于 LTC2057HV) 的宽电源范围内提供精准的 DC 性能。
应用信息
输入电压噪声
LTC2057 这类斩波稳零放大器通过将直流与闪烁噪声“外差”到更高频率,来实现超低失调与 1/f 噪声。在传统斩波放大器中,这一过程会在斩波频率及其奇次谐波处产生“空闲音”。
LTC2057 内部电路将这些杂散伪像抑制到远低于失调电压的水平;在 100 kHz 处的典型纹波幅度远小于 1 µV。

输入电流噪声
对于高源阻抗应用,输入电流噪声可能成为总输出噪声的重要贡献者。因此,必须考虑噪声电流与放大器输入端电路元件的相互作用。

图 2 给出了 LTC2057 的电流噪声频谱,其曲线无 1/f 特性。与所有零漂移放大器一样,在失调校准频率处存在显著的电流噪声分量。
注意:电流噪声并不等于 2qI(双极管基极电流或二极管电流的散弹噪声公式)。对大多数斩波/自动稳零放大器而言,其输入开关引入的电流噪声机制并非散弹噪声。
输入偏置电流

如图 3 所示,LTC2057 的输入偏置电流来源于两种不同机制:
低于 75 °C 时,电流几乎不随温度变化,由时钟控制的输入开关进行失调校正时产生的“电荷注入”引起。
高于 75 °C 时,ESD 保护二极管的漏电流开始占主导,并随温度呈指数上升。
注入电流与“时钟馈通”
注入电流的直流平均值即为规定的输入偏置电流,但它同时包含斩波频率处的交流分量。这些约 0.7 nA 的小电流脉冲与高源阻抗或增益设置电阻相互作用,产生电压尖峰,再被闭环增益放大。高阻抗时,100 kHz 斩波频率可能出现在输出频谱中,即“时钟馈通”现象。
对零漂移放大器,时钟馈通幅度与源阻抗及注入电流(25 °C 时的 I 为其度量)成正比。为减小时钟馈通:
尽量降低增益设置电阻和源阻抗;
若必须用高阻抗,可在反馈电阻两端并联电容,限制闭环带宽,从而滤除时钟馈通信号。
注意:两路注入电流大小相等、方向相反,因此无法通过“两输入端阻抗匹配”来抵消其引起的误差。
热电偶效应
要实现微伏级精度,必须考虑热电偶效应。任何不同金属的连接都会形成热电偶结点,产生与温度相关的微小电压(塞贝克效应)。连接器、开关、继电器触点、插座、电阻器乃至焊料都可能产生显著的热电 EMF。即使不同厂商的铜线相接,也可产生约 200 nV/°C 的热电势,是 LTC2057 最大漂移指标(0.015 µV/°C)的 13 倍以上。

图 4、图 5 展示了这些电压的潜在量级及其对温度的敏感度。
为减小热电偶引入的误差:
谨慎选择并布局元件,尽量减少放大器输入信号路径中的结点数量;
避免使用连接器、插座、开关和继电器;若必须使用,应选用低热 EMF 型号;
在 PCB 上,两输入端的结点数量、类型与布局应相对于热梯度保持对称;必要时可故意引入“虚拟结点”以抵消不可避免的热电偶结点。