斬波器穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)得益于具有前饋路徑，如圖2框圖的上信號(hào)路徑所示，這是一種將增益帶寬擴(kuò)展到采樣頻率之外的高速信號(hào)路徑。這不僅有助于保留輸入信號(hào)的高頻分量，而且還能提高低頻的環(huán)路增益。假設(shè)運(yùn)算放大器的開環(huán)增益下降了-20 dB/十年。當(dāng)單位增益帶寬增加時(shí)，圖也向更高增益方向移動(dòng)。

在圖3中給出了一個(gè)例子，當(dāng)運(yùn)算放大器被放入閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的開環(huán)增益增加，提高了系統(tǒng)的閉環(huán)精度。這對(duì)于低邊電流檢測(cè)和傳感器接口應(yīng)用特別有用，在這些應(yīng)用中，信號(hào)是低頻的，差分電壓相對(duì)較小。

圖3. 開環(huán)增益隨兩個(gè)斬波穩(wěn)定放大器的頻率變化而變化。更高帶寬的NCS21911顯示增加單位增益帶寬也如何增加總開環(huán)增益。增加的開環(huán)增益提高閉環(huán)系統(tǒng)的精度，即使是直流系統(tǒng)。

然而，并不是所有的零漂移放大器都一樣。架構(gòu)的不同實(shí)施可能有不同的結(jié)果。即使由于采樣的限制，安森美半導(dǎo)體的NCS333和NCS21911系列運(yùn)算放大器與其他制造商的競(jìng)爭(zhēng)器件相比有最小的混疊，不太容易受到混疊效應(yīng)的影響。這是因?yàn)榘采腊雽?dǎo)體的專利方案使用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的、對(duì)稱的、RC陷波濾波器調(diào)諧到斬波頻率和它的5次諧波，以減少混疊效應(yīng)。

另一種零漂移架構(gòu)被稱為“自歸零”。圖4所示的自歸零架構(gòu)的框圖類似于斬波穩(wěn)定架構(gòu)，但實(shí)現(xiàn)方式不同。自歸零架構(gòu)有主放大器和穩(wěn)零放大器。此方法還使用時(shí)鐘系統(tǒng)。

在第一階段，開關(guān)電容保持前一相位在穩(wěn)零放大器輸出的偏移誤差。在第二階段中，利用穩(wěn)零放大器輸出的偏移量來校正主放大器的偏移量。自歸零和斬波穩(wěn)定放大器的結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致噪聲性能和混疊靈敏度的差異，這將在后面的章節(jié)中討論。

Auto-Zero Amplifier: 自歸零放大器High frequency path：高頻路徑Main amp: 主放大器

Switch: 開關(guān)Nulling amp：穩(wěn)零放大器Low frequency path：低頻路徑

圖4. 自歸零運(yùn)放的簡(jiǎn)化框圖

確定零漂移放大器時(shí)鐘頻率

許多零漂移放大器數(shù)據(jù)表不提供關(guān)于內(nèi)部時(shí)鐘頻率的信息。有時(shí)，可能在應(yīng)用部分的段落中提及。有時(shí)，可通過噪聲或帶寬圖中的擾動(dòng)來識(shí)別所指的時(shí)鐘頻率。因此，取決于用戶測(cè)試電路是否易受混疊的影響。

這里分享的方法非常簡(jiǎn)單：它包括在一定范圍的頻率掃描放大器輸入到增益帶寬乘積，同時(shí)觀察示波器上的運(yùn)算放大器輸出。據(jù)作者所知，所有已知的零漂移放大器的內(nèi)部時(shí)鐘頻率在放大器的增益帶寬內(nèi)，通常在增益帶寬的大約三分之一處。這些放大器將在小于該頻率一半的信號(hào)帶寬上表現(xiàn)最佳。

發(fā)現(xiàn)和測(cè)試混疊

一些零漂移放大器的數(shù)據(jù)表聲稱它們沒有混疊?？梢约僭O(shè)這些制造商盡力測(cè)量任何可能的混疊，但沒有發(fā)現(xiàn)。安森美半導(dǎo)體在零漂移放大器的開發(fā)中，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)放大器的初始測(cè)量也證明沒有混疊。當(dāng)時(shí)，在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手器件的輸出中沒有發(fā)現(xiàn)偽時(shí)鐘。然而，進(jìn)一步的測(cè)試表明，使用簡(jiǎn)單的基于示波器的測(cè)量技術(shù)仍可發(fā)現(xiàn)這些器件有混疊。

客戶報(bào)告使用一些制造商的零漂移運(yùn)放的系統(tǒng)出現(xiàn)問題，同時(shí)發(fā)現(xiàn)混疊。在這些情況下，共同主題是感興趣的信號(hào)、低頻或直流信號(hào)在哪里具有疊加的高振幅、高頻干擾或紋波信號(hào)。端部系統(tǒng)的結(jié)果各不相同，包括閉環(huán)系統(tǒng)在不正確條件下穩(wěn)定和系統(tǒng)無法報(bào)告正確信號(hào)。

過去發(fā)現(xiàn)混疊現(xiàn)象的工作涉及到使用精密的光譜和網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)，這些系統(tǒng)提供了不確定的結(jié)果。為了采取更基本的方法，把示波器連接到放大器輸出以便于直接視覺觀察。對(duì)于輸入激勵(lì)，使用發(fā)生器在預(yù)期時(shí)鐘頻率處(和視乎需要的其它地方)掃描輸入頻率，以查看是否可以在輸出端產(chǎn)生“拍頻”。這種方法很好用，考慮到最初的工作是采用 +1的增益配置，如圖5所示，可以說是最線性的運(yùn)算放大器配置之一。

SIGNAL GENERATOR: 信號(hào)發(fā)生器OSCILLOSCOPE: 示波器

圖5. 檢測(cè)混疊的測(cè)試電路是個(gè)簡(jiǎn)單的單位增益緩沖器。該技術(shù)的實(shí)質(zhì)是在示波器查看器件輸出。頻譜和網(wǎng)絡(luò)分析儀似乎并不總是檢測(cè)與零漂移放大器內(nèi)部工作相關(guān)的信號(hào)。