數據采集、傳感器信號調理以及輸入信號變化范圍較大的其他應用，會(huì )要求采用增益可選放大器。傳統的增益可選放大器在反饋環(huán)路中，是用開(kāi)關(guān)將電阻連接至反相輸入，不過(guò)開(kāi)關(guān)電阻會(huì )降低放大器的噪聲性能，增加了反相輸入上的電容，且提高了非線(xiàn)性增益誤差。在使用低噪聲放大器時(shí)，噪聲和電容的增加，非線(xiàn)性增益誤差，所有這些都會(huì )影響精密應用的準確性。

 

 

圖 1. 利用 ADA4896-2 和 ADG633 構建低噪聲增益可選放大器來(lái)驅動(dòng)低阻負載
 

圖 1 所示增益可選放大器采用了一種創(chuàng )新的開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以保持 ADA4896-2 的 1 nV/√Hz噪聲性能，同時(shí)降低非線(xiàn)性增益誤差。利用這種技術(shù)，用戶(hù)可以選擇電容最小的開(kāi)關(guān)來(lái)使電路的帶寬最大化。

 

通過(guò) ADG633 三路SPDT CMOS開(kāi)關(guān)實(shí)現的開(kāi)關(guān)采用以下配置：S1A和S2A同時(shí)開(kāi)啟，或者，S1B和S2B同時(shí)開(kāi)啟。開(kāi)關(guān)S1 連接至反饋電阻的輸出端，開(kāi)關(guān)S2 在V1 或者V2 進(jìn)行采樣，在這部分點(diǎn)開(kāi)關(guān)電阻不影響增益。這樣能夠降低增益誤差，同時(shí)保證噪聲性能不變。在所示值下，第一級放大器增益為 4V/V（“A”開(kāi)關(guān)開(kāi)啟）或 2 V/V（“B”開(kāi)關(guān)開(kāi)啟）。開(kāi)關(guān)增益的數量可通過(guò)增加開(kāi)關(guān)加以擴展，也可通過(guò)多路復用器（如 4:1 ADG659 或 8:1 ADG658）進(jìn)行擴展。

 

請注意，輸出緩沖器流過(guò) S2 采樣開(kāi)關(guān)的非線(xiàn)性導通電阻的輸入偏置電流將產(chǎn)生失調。為了補償該失調，須將未使用的開(kāi)關(guān)(S3B)置于輸出緩沖器的反饋路徑中。

 

另外，輸入放大器的偏置電流會(huì )導致因增益而異的失調。由于輸入放大器和輸出緩沖器采用同一芯片，因此可以利用其偏置電流的相對匹配性來(lái)消除上述失調變化。將一個(gè)大小等于 RF2與 RF1之差值的電阻與開(kāi)關(guān) S2A 串聯(lián)，可以減少失調-電壓差。下面的推導公式說(shuō)明，在 V1 采樣可產(chǎn)生所需的信號增益，且無(wú)增益誤差。RS表示開(kāi)關(guān)電阻。V2 可以利用同樣的方法導出。
 

 

將方程 1 代入方程 2 可得，

 

 

注意，如果 VO1產(chǎn)生所需的信號增益且無(wú)增益誤差，則緩沖輸出 VO2也無(wú)增益誤差。圖 2 所示為電路在 VO2處的歸一化頻率響應。

 

圖 2. VO2/VIN的頻率響應