EMI噪讯技术讲座－模拟电路（三）

应用增幅器的误差

除了应用增幅器单体的误差之外，应用增幅器的周边电路也有各种误差，如图10所示信号源阻抗会影响误差。

　
信号源具有阻抗称为「信号源阻抗」，同样负载具有阻抗则称为「负载阻抗」，信号源电压并不是直接输入至负载，而是透过信号源阻抗与负载阻抗，以分压方输入(图10的式(1))。

降低该误差的方法，例如缩减信号源阻抗或是增加负载阻抗等等，不过一般都希望缩减信号源阻抗，某些情况却无法缩减信号源阻抗时，可以采用增加负载阻抗方式。

应用增幅电路分成「反相增幅器」与「非反相增幅器」两种，反相增幅器的负载阻抗为输入电阻器R1；非反相增幅器的输入阻抗则是负载本身。

应用增幅器的阻抗理论上为无限大，即使实际上也是非常大，以信号阻抗造成的误差而言，非反相增幅器的误差特性比反相增幅器更优秀。

应用增幅器若是理想应用增幅器，应用增幅电路的特性取决于外置阻抗组件，因此外置阻抗组件的误差会直接转换，变成应用增幅电路的误差。

图11是应用增幅器的综合误差一览。

应用增幅器的噪讯

应用增幅器的内部是复杂的模拟电路，组件内部产生的噪讯(noise)会影响各电路模块。如图12所示应用增幅器的综合噪讯，是所有噪讯在输入端产生的结果，换句话说它是等价换算后的结果。

　
图中的是应用增幅器的输入换算电压噪讯，是应用增幅器的输入换算电流噪讯，是信号源噪讯，是信号源阻抗，此时电压换算等价输入端的噪讯已经包含信号源噪讯在内，因此必需以下式表示：

亦即输出端的噪讯乘上应用增幅器的增幅率(Gain) 才能形成。

由于应用增幅器的输入换算电流噪讯，就是从应用增幅器流出的噪讯，因此负载阻抗为。此处假设信号源阻抗若是电阻器的话，必需将电阻器产生的噪讯一并列入考虑计算。

模拟系统大多使用应用增幅器进行增幅，增幅系统分成：
*直流增幅
*交流增幅
两种，使用上要求绝对值时，大多使用直流增幅方式；相较之下只需要考虑变化部份即可的场合，大多采用交流增幅方式。

如图13所示交流增幅方式利用电容器的插入消除直流成份，藉此使直流成份增幅。

主要原因是应用增幅器的误差具有offset电压与直流性误差，这些误差在交流增幅器会被抵销(cancel)，以误差观点而言，交流增幅器比直流增幅器更容易处理，而且非反相交流增幅器的电阻器还可以使偏压(bias)电流逃逸。

　
系统上为提高抗噪讯力必需提高S/N比，提高S/N的具体方法例如：
*提高信号强度，加大信号S(Signal)
*降低布线阻抗，减低噪讯N(Noise)

此处所谓「布线」是指包含所有驱动与接收器在内的布线而言。至于无法提高抗噪讯力的部位，必需尽量缩减布线长度。

如图14所示元信号源很微弱时为提高信号强度，必需尽量在早期阶段进行增幅藉此提高信号，至于回绕等处理则在增幅后进行即可。

信号源非常强大的场合，如果信号源的阻抗很高时，经常无法获得充分的耐噪讯特性，此时缓冲器可以发挥功能。

所谓缓冲器是指增幅率为1的增幅器(图15)，缓冲器亦即增幅器的输入阻抗，本身就是应用增幅器的输入阻抗，因此它的输入阻抗非常高，即使信号源的阻抗很高也能够低误差接收。

信号源的阻抗很高的场合，某些应用增幅器会配合该特性，使应用增幅器具备高输入阻抗，因为一般用途的应用增幅器输出阻抗都非常低。

信号源为传感器(sensor)的场合，若与信号强度比较，某些设计具有非常大的一般模式(common mode)电压，此时必需以平衡接收器(receiver)接收，如此才能够消除一般模式，值得一提的是量测机器用增幅器对低信号强度、高信号源阻抗也非常有效。

（阅读次数：）