Analog Devices AD8553自動調(diào)零儀表放大器有一個獨特的結(jié)構(gòu),它的兩只增益設(shè)定電阻沒有公共節(jié)點(參考文獻1)。該IC的前級是一個精密電壓/電流轉(zhuǎn)換器,其中增益電阻R1設(shè)定了互導(dǎo)的大小。IC的后級是一個精密電流/電壓轉(zhuǎn)換器,與反饋電阻R2的值共同確定了總體電壓增益,即G=2(R2/R1)。會發(fā)現(xiàn),兩只增益設(shè)定電阻是相互獨立的,輸入級是一個壓控電流源,可以減少有極端降噪需求的放大器的元件數(shù)。
有兩種方式,用更多的放大器來降低噪聲。首先,假設(shè)放大器中的隨機噪聲源互相獨立。另外,假設(shè)噪聲服從一種高斯分布。當對傳統(tǒng)電壓放大器輸出作均化時,可以用N只放大器和三倍數(shù)量的電阻,將噪聲降低到1/√N(參考文獻2)。AD8553的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以只用N+1只電阻,將幾乎無限數(shù)量的IC并行工作。通過將更多IC的相應(yīng)輸入端并聯(lián),連接起來的內(nèi)部電壓/電流源也很容易并行工作(圖1)。多只IC的并聯(lián)輸入端有微伏級的輸入電壓偏置失配,在這里是無害的,因為電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出電阻理論上是無限大。
N個輸入級并聯(lián)的最終結(jié)果是,它們的輸出電流為N(VINP-VINN)/(2R1),或者是單只IC的N倍。只要使用N只IC電流/電壓級中的一級。該級的反饋電阻阻值為R2/N,其中R2是對應(yīng)于單只IC所需電壓增益AV的值。由于放大器IC中的主要噪聲源是其輸入級,可以假設(shè)N個并聯(lián)電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出電流隨機成份的標準差為sNI=sI×√N,其中sI是一個電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出電流隨機成份的標準差。這些結(jié)果與參考文獻2中所述有差別,該文作者是通過多個電壓的平均來實現(xiàn)降噪。另一方面,圖1中電壓/電流轉(zhuǎn)換器公共輸出的電流確定部分是單只IC值的N倍。下列公式用于計算RSNR(相對信噪比),它定義為對輸出噪聲標準差的輸出電流:RSNRN=(N×I)/(sI×√N)=√N×RSNR1。公式的含意是:與單只IC相比,實際電路噪聲降低了1/√N。