1.2 自動增益控制循環放大與誤差補償

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

第3周期結束時（第n=0次循環放大）,A1輸出電壓為：

V3=VM+E1

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

第4周期結束時（第n=1次循環放大）,A2輸出電壓為：

V4=2V3+2E0+E2

=（5/3）×2 1 VE-2E0-（2/3）E1-（1/3）E2

第5周期結束時（第n=2次循環放大）,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n次循環放大后,有效信號達（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束時所獲得的初始誤差采樣值。經n次循環放大后,信號被放大到滿刻度的1/2～1倍。其值已達數伏之高,而輸出誤差總額卻不超過300μV,從而實現了極高的信噪比。

自動增益控制通過控制循環放大的次數來實現,循環放大次數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,應停止再進行循環放大,否則,下次循環的輸出直將溢出;第二,循環放大次數已超過規定的限值時（一般取n≤18,循環增益≤2 18,約110dB,說明被測信號太弱,已超出電路的處理能力,應停止循環。）

2 循環編碼式A/D轉換的實現