施工指南
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的改进的噪声性能
ACF2101 SWITCHED集成商
作者：Bonnie C.贝克（ 602 ） 746-7984
的信号 - 噪声比的组合，和带宽
在ACF2101双重的，切换积分器和一个低级别的
相比于perfor-输入电流呈
经典的跨阻放大器的曼斯（图1） 。对
进一步提高ACF2101信号 - 噪声比，电阻
器可以串联在输入传感器被添加。
其中：
V
OUT
=输出运算放大器的电压
C
INT
=积分电容
I
IN
=电流传感器
在ACF2101的输出转换为积分时间
平均输入的表示。
C
INT
1/2 ACF2101
RESET
V
OUT
传感器
I
IN
HOLD
C
INT
V
OUT
集成放大器
传感器
R
2
V
OUT
传感器
I
IN
图2. ACF2101交换集成模块Dia-
克。
一旦ACF2101已经集成在输入信号超过一
预先期间， HOLD开关被打开，允许
用户读取开关积分器的输出在一个手持
电压。 HOLD开关进行采样/保持功能
上的信号。一旦信号被读取后，复位开关
为了履行对积分电容，C关闭
INT
,
和使输出回到相同的电位
反相放大器的输入端。一旦输出返回
地面上，复位开关打开。不久后，
复位开关打开，将HOLD开关闭合开始
积分循环一次。
典型地，一个光电二极管被用作传感器，用于既
在图1中的光电二极管中所示的电路可被建模
使用图3这种模式显示传感器型号
包括一个电流源（我
IN
） ，寄生电阻（R
1
） ，以及
寄生电容（C
1
） 。的R的典型值
1
范围
100kΩ的为100GΩ 。的C典型值
1
范围从20pF的到
1000pF的。
1
可以更高，如果传感器被放置在一个远程
位置，和一个连接线，与寄生电容接地，
用于将信号发送到开关的输入端
集成商。
AB-053
美国印刷1993年5月
古典阻放大器
图1.典型的电路用于将当前显
的NAL为电压。
在ACF2101是一个双开关积分器，如图
图2.来自传感器的电流是由集成
电容（C
INT
）在放大器的反馈回路中。自
放大器的反相输入端被保持在一个虚拟
地，对积分器的输出变化时的负
方向随着时间的推移。的所得的传递函数
交换积分为：
t
V
OUT
= –1
∫
O
I
IN
dt
C
INT
1993年的Burr-Brown公司
R
1
理想
二极管
I
IN
C
1
噪声的的输出三个主导来源
交换积分是获得了运算放大器的噪声，充电
开关和所述的注入噪声
KT
/
C
噪声
积分电容。的运算放大器的噪声增益的波特图
切换积分器的示于图6中的低
的噪声增益极点频率等于：
f
P
=
2
π
R
RESET
C
INT
1
图3光电二极管模型用于噪声分析。
噪声模型的完整的光电二极管/开关
积分器的应用示于图4.在大多数应用
系统蒸发散开关集成在集成模式
大部分的总积分周期。图4中的模型
代表HOLD开关的ACF2101关闭
RESET开关打开。导通电阻的典型
HOLD开关是1.5kΩ上，并且典型的开态电阻
RESET开关是1000GΩ 。
这极通常是在非常低的频率发现。为
例如，若R
RESET
= 1000GΩ和C
INT
= 100pF的，极
会发生在0.00159Hz 。
的噪声增益曲线的零点等于：
f
Z
=
2
π
(
R | | R
1
1
RESET
) (
C
1
+
C
INT
)
这个零也通常在非常低的频率发现。为
例如，若R
1
= 100mΩ的，C
1
= 50pF的，R
RESET
= 1000GΩ和
C
INT
= 100pF的，女
Z
就等于10.6Hz 。
作为结果，对切换运算放大器的输出噪声
积分器是由高频运算放大器的噪声占主导地位
乘：
1/2 ACF2101
R
RESET
光电二极管
R
HOLD
C
INT
C
1
高频噪声增益=
1
+
C
INT
V
OUT
总RMS噪声可估计为等于：
C
1
R
1
噪音
OP
AMP
C
1
μVRMS
=
10
1
+
C
INT
图4. ACF2101交换集成和光电二极管
模型用于噪声分析。
开关和集成的电荷注入噪声
化电容器噪声都有宽带噪声等效
为10μVrms 。在ACF2101的总噪声特征
积分转换各种输入电容和英特
格雷申电容示于图6 。
|A|
dB
开环增益
运算放大器
100
90
总输出噪声（ μVRMS ）
80
70
60
50
40
30
20
10
C
INT
= 1000pF的
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
C
1
（PF ）
C
INT
= 200pF的
C
INT
= 500pF的
C
INT
= 100pF的
1+
C
1
C
INT
噪声增益
P
Z
=
P
=
Z
1
登录
0
2π (R
1
|| R
RESET
) (C
1
+ C
INT
)
1
2π R
RESET
C
INT
图5. ACF2101的噪声增益，开关集成
器。
2
图6.总输出噪声的ACF2101的交换
集成VS寄生光电二极管电容，
C
1
和ACF2101积分电容，
C
INT
.
为了进一步改善ACF2101的信号 - 噪声比
切换积分器，电阻器可以串联附加了
传感器，如如图7所示。该附加的电阻R
N
在
系列有R
HOLD
，增加了一个极点/零点对在较高频率
资本投资者入境计划。当R
N
等于0Ω ，极点/零点对所产生的
导通电阻HOLD开关（注册商标
HOLD
= 1.5kΩ上）发生在
频率接近放大器的开环增益。如
在图8中，R在波德图所示
N
加
HOLD
衰减
高频噪声。
一个应用实例示于图9中光致
二极管被建模与1000pF的的寄生电容和
50MΩ的寄生电阻。所使用的积分电容器
在ACF2101中运算放大器的反馈回路中是相等
到100pF的。 20位， 40kHz的ADC750 A / D转换器模块
图示于图10中，应该格外小心是
采取适当防范的高阻抗输入引脚
ACF2101为了降低耦合噪声的可能性
入信号。
设计权衡的改善噪声性能
交换积分是线性略有下降
光检测器的性能。从当前
感应装置会引起电阻R两端的电压降
N
。这IR降
会打动整个传感器的电压，造成小
暗电流的程度，开始导通。如图
图8中，由附加的电阻R产生的极
N
，是
等于：
1/2 ACF2101
R
RESET
光电二极管
R
N
R
HOLD
C
INT
V
OUT
C
1
R
1
极
=
R
N
+
R
1
+
R
HOLD
2
π
R
1
(
R
N
+
R
HOLD
)
C
1
图7. ACF2101开关集成器与一个
附加的电阻，R
N
，增加了串联
光电二极管以降低噪声。
极直接受R的值
N
和C
1
（光检测器寄生电容） 。对于C值越高，
1
将减少噪声，同时不影响线性度
光检测器的性能。整个电路perfor-
曼斯最好优化时的光检测器的寄生
电容C
1
是200pF的或更大。
该ACF2101开关积分器的优化好
为低电平输入电流噪声和带宽性能
租金。在系列中加入一个电阻与所述光电二极管
进一步提高，而不会牺牲噪声性能
带宽。
40
运算放大器的开
环路增益
30
ACF2101噪声增益
增益（dB ）
R
N
= 10k
R
N
= 3.1k
20
极
10
C
1
= 1000pF的
R
1
= 50M
R
RESET
= 1000G
C
INT
= 100pF的
R
N
= 1k
R
N
= 31k
0
R
N
= 100k
1k
10k
100k
1M
10M
–10
10
100
频率（Hz）
ACF2101图8.噪声增益地块有额外
tional电阻，R
N
在系列的光电
二极管。
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3
1/2 ACF2101
RESET
R
N
50M
1000pF
HOLD
100pF
ADC750
数字
OUT
10μVrms （典型值）
2.5ms
HOLD
30s
RESET
5s
写
5s
时序图
图9.电路和时序图用来测试ACF2101的噪声性能和使用不带R
N
.
+
类似物
输入
8-Channel
迪FF erential
输入
多路复用器
自动
可选增益
扩音器
G = 1, 8, 64
采样/保持
扩音器
A / D
变流器
尾数
数据
产量
（16比特）
–
兑换
命令
定时，控制和自动归零逻辑
指数
数据（2位）
自动归零选择
增益选择（手动/自动）
通道选择
ADC750 A / D转换器图10.框图。
4
QQ：2880707522 复制
