[其他]高灵敏度直流放大器中的斩波器

说明书

本发明是用于灵敏度在10nV以上相应精度在万分之五以上的直流放大器中的斩波器。

现有的灵敏度在10nV以上的斩波器通常采用光电阻斩波器和双触点机械斩波器例如法国TEKELEC-AIRTRONIC制造的TE925nV数字电压表。上述两种斩波器结构复杂。目前虽出现了场效应管斩波器，但人们认为用场效应管作斩波器的直流放大器要达到10nV以上的灵敏度是不可能的。

本发明就是用场效应管做斩波器制造直流放大器，使之达到10nV以上的高灵敏度。

10nV直流放大器要求灵敏度高，稳定度高，漂移低。本放大器采用单通道斩波调制型，带有深负反馈的电路方案。图1绘出了放大器的电路原理框图，在这种电路中输入直流信号Ui首先经斩波器①调制成交流信号，再通过升压输入变压器②输入到交流放大器③再经有源带通滤波器④进入解调器⑤这时解调器输出直流U₂，U₁到U₂直流增益K₁为2.5×10⁴左右，解调器输出后再经过直流放大器⑥得输出电压U₀。放大器总开环增益K约为10¹⁰左右。反馈网络⑦β＝10^-4，10^-3。这样其高稳定度闭环增增益可为K10⁴，10³倍。电路中加入快速电路⑧以改善放大器器的瞬态特性。

在这样的方案中斩波器是进行DC/AC变换的器件，它处在整个放大器系统的最前级，斩波器性能的优劣直接影响放大器的性能（噪声和漂移特性），对斩波器的电路设计是高灵敏度放大器最为重要的问题。

本放大器采用场效应管斩波，其电路为双管串联斩波形式（图2）通过长时间的实验和理论推导发现只要场效应满足一定条件，高灵敏度10nV以上的直流放大器就可以实现。

下面就是本放大器的最佳实施方案：

场放应管采用耗尽型MOSFET斩波管，测试指标为：

夹断电压 ｜V_P｜＜2V

导通电阻    ROn    ＜200Ω

关态漏电流I_off＜10^-12A

极间电容C_P＜0.8Pf

单管挑选好后，严格配对，并在双管测试电路。作4小时以上长时期考察其稳定及漂移。

本发明成功地将场效应管斩波器用在灵敏度为10nV以上，精度在万分之五以上的放大器上，克服了人们长期以来认为场效应管斩波器无法用在10nV以上高灵敏度放大器中的偏见，开辟了场效应管的新的应用范围。降低了直流放大器成本，简化了高精度高灵敏度直流放大器中的斩波器的结构。