1.2 自動增益控制循環(huán)放大與誤差補(bǔ)償

前三個周期完成對輸入信號VE及三個誤差信號E0、E1、E2的采集,并將其結(jié)果保存于電容C1中。從第4周期開始,將通過對電子開關(guān)S6、S10、S7、S11的交替切換完成對輸入電壓的循環(huán)放大。在第4、6、8、…等周期,S7、S11閉合,在第5、7、9、…等周期,S6、S10閉合。在整個循環(huán)放大過程中,S2一直閉合,主運(yùn)放OP1的同相組態(tài)增益為2。電子開關(guān)經(jīng)n次交替切換后,原輸入信號子樣被放大（5/3）×2 n倍。由于完成一次循環(huán)放大的時間很短,因而時漂可以忽略。在對信號進(jìn)行循環(huán)放大的同時,誤差也參加循環(huán),正是前三個周期對誤差、信號的特殊采集方法確保了失調(diào)誤差在各次循環(huán)放大過程中的自動補(bǔ)償,從而使之不會隨信號被循環(huán)放大。其放大過程如下：

第3周期結(jié)束時（第n=0次循環(huán)放大）,A1輸出電壓為：

V3=VM+E1

=(5/3)VE-2E0-(1/3)E1-(2/3)E2

第4周期結(jié)束時（第n=1次循環(huán)放大）,A2輸出電壓為：

V4=2V3+2E0+E2

=（5/3）×2 1 VE-2E0-（2/3）E1-（1/3）E2

第5周期結(jié)束時（第n=2次循環(huán)放大）,A1輸出電壓為：

V5=2V4+2E0+E1

=（5/3）×2 2 VE-2E0-(1/3)E1-(2/3)E2

依此類推,經(jīng)n次循環(huán)放大后,有效信號達(dá)（5/3）×2 n VE,而誤差一直為-2E0-（1/3）E1-（2/3）E2或-2E0-（2/3）E1-（1/3）E2,仍然是信號采樣周期結(jié)束時所獲得的初始誤差采樣值。經(jīng)n次循環(huán)放大后,信號被放大到滿刻度的1/2～1倍。其值已達(dá)數(shù)伏之高,而輸出誤差總額卻不超過300μV,從而實現(xiàn)了極高的信噪比。

自動增益控制通過控制循環(huán)放大的次數(shù)來實現(xiàn),循環(huán)放大次數(shù)取決于以下兩個條件之一：第一,通過溢出判斷電路OP3、OP4判斷輸出電壓,如果輸出已超過滿刻度的1/2時,應(yīng)停止再進(jìn)行循環(huán)放大,否則,下次循環(huán)的輸出直將溢出;第二,循環(huán)放大次數(shù)已超過規(guī)定的限值時（一般取n≤18,循環(huán)增益≤2 18,約110dB,說明被測信號太弱,已超出電路的處理能力,應(yīng)停止循環(huán)。）

2 循環(huán)編碼式A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)