當(dāng)運(yùn)放兩輸入為零時(shí),輸出都有一定數(shù)值,即失調(diào)電壓Vos。將失調(diào)電壓除以噪聲增益得到輸入失調(diào)電壓,它被等效為一個(gè)與運(yùn)放反向輸入端串聯(lián)的電壓源,要對(duì)放大器兩輸入端施加差分電壓以產(chǎn)生零輸出,并且失調(diào)電壓會(huì)隨溫度變化而改變,即所說的漂移。注意失調(diào)電壓與基線漂移的區(qū)別
運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓來源于運(yùn)放差分輸入級(jí)兩個(gè)管子的不匹配。如下圖。受工藝水平的限制,這個(gè)不匹配是不可避免的。差分輸入級(jí)的不匹配是個(gè)壞孩子,它還會(huì)引起很多其他的問題,以后介紹。
曾經(jīng)請(qǐng)教過資深的運(yùn)放設(shè)計(jì)工程師,據(jù)他講,兩個(gè)管子的匹配度在一定范圍內(nèi)是與管子的面積的平方根成正比,也就是說匹配度提高為原來的兩倍。面積要增加四倍,當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)水平時(shí),即使再增加面積也不會(huì)提高匹配度了。提高面積是要增加IC的成本的哦。所在有一個(gè)常被使用的辦法,就是在運(yùn)放生產(chǎn)出來后,進(jìn)行測(cè)試,然后再Trim(可以理解為調(diào)校了)。這樣就能使運(yùn)放的精度大在提高。當(dāng)然,測(cè)試和Trim都是需要成本的哦。所以精密運(yùn)放的價(jià)格都比較貴。這段只當(dāng)閑聊,呵呵。
我們關(guān)注輸入失調(diào)電壓,是因?yàn)樗麜?huì)給放大電路帶來誤差。下面就要分析它帶來的誤差。在計(jì)算之前,我們?cè)僬J(rèn)識(shí)一個(gè)讓我們不太爽的參數(shù),失調(diào)電壓的溫漂,也就是說,上面提到的輸入失調(diào)電壓會(huì)隨著溫度的變化而變化。而我們的實(shí)際電路的應(yīng)用環(huán)境溫度總是變化的,這又給我們帶來了棘手的問題。下表就是在OPA376 datasheet上截取下來的參數(shù)。它溫漂最大值為1uV/℃(-40℃to 85℃)。一大批運(yùn)放的Vos是符合正態(tài)分布的,因此datasheet一般還會(huì)給出offset分布的直方圖。
另一個(gè)重要的參數(shù),就是運(yùn)放輸入失調(diào)電壓的長(zhǎng)期漂移,一般會(huì)給出類似uV/1000hours或uV/moth等。有些datasheet會(huì)給出這一參數(shù)。
下面舉例計(jì)算一下OPA376,在85℃時(shí)的最大失調(diào)電壓,主要是兩
部分,一部分是25度時(shí)的輸入失調(diào)電壓,另一部分是溫度變化引起的失調(diào)電壓漂移。
減小運(yùn)放失調(diào)電壓方法解析
一是使用斬波技術(shù)消失調(diào),缺點(diǎn)是實(shí)際上將低頻噪聲調(diào)制到高頻,后面需要多次斬波。
二是使用電壓匹配修正技術(shù),內(nèi)部消失調(diào),缺點(diǎn)是電路太過復(fù)雜,實(shí)際失調(diào)調(diào)節(jié)時(shí)需要的精度太高。
三是以上兩種方法的結(jié)合,即又修正又?jǐn)夭ǎ@是目前最好的一種修正方案。
評(píng)論
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