可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大（四）

可编程增益跨阻放大器

　　图9显示了一个可编程增益跨阻放大器。这是一个很好的概念设计，但模拟开关的导通电阻和漏电流会引入误差。导通电阻引起电压和温度相关的增益误差，漏电流引起失调误差，特别是在高温时。

　　图9. 可编程跨阻放大器

　　图10所示电路在每个跨阻分支中使用两个开关，从而避免了上述问题。虽然它需要的开关数量加倍，但左侧开关的导通电阻在反馈环路内，因此输出电压仅取决于通过所选电阻的电流。右侧开关看似输出阻抗，如果放大器驱动ADC驱动器等高阻抗负载，它产生的误差可忽略不计。

　　图10. 带开尔文开关的可编程增益跨阻放大器

　　图10电路适用于DC和低频，但在关断状态下，开关上的寄生电容是另一大难题。这些寄生电容在图10中标记为Cp，将未使用的反馈路径连接到输出端，因此会降低整体带宽。图11显示这些电容最终如何连接到未选择的增益分支，从而将跨阻增益变为选定增益与未选定增益衰减版本的并联组合。

　　图11. 包括开关寄生电容的总反馈电容

　　根据所需的带宽和反馈电阻，寄生电容可能导致放大器的预期行为与实测行为大不相同。例如，假设图11中的放大器使用与上一电路相同的1 MΩ和10 MΩ值，相应的电容分别为4.7 pF和0.47 pF，我们选择10 MΩ增益。如果各开关具有大约0.5 pF的馈通电容，考虑寄生路径，理想带宽与实际带宽的差异如图12所示。

　　图12. 包括寄生开关电容的跨阻增益

　　解决该问题的一种方法是将各开关替换为两个串联开关。这样，寄生电容将减半，但需要更多元件。图13显示了这种方法。

　　图13. 增加串联开关以降低总寄生电容

　　如果应用需要更高的带宽，第三种方法是利用SPDT开关将每个未使用的输入端连接到地。虽然各断开开关的寄生电容仍在电路内，但图14b显示了各寄生电容看起来是如何从运算放大器的输出端连接到地，或从未使用反馈分支的末端连接到地。从放大