24小時(shí)聯(lián)系電話(huà):18217114652、13661815404
中文
行業(yè)資訊
電路設計模擬運算放大器的失調電壓變化
如今，我們經(jīng)?？梢哉业骄哂邢鄬τ谙到y要求而言非常低的典型失調電壓的運算放大器。如果這些運放之一適合項目預算，則在設計過(guò)程中我們幾乎不需要考慮失調電壓。
但是，有時(shí)運放操作的這種非理想方面會(huì )以明顯的方式影響電路的性能。本文的目的是提出一種通過(guò)SPICE仿真分析失調電壓影響的方法。
下圖提供了該電路的原理圖和理論輸入-輸出關(guān)系。
什么是輸入失調電壓？
運算放大器內部不可避免的組件失配會(huì )導致0 V差分輸入產(chǎn)生非零的正或負輸出電壓。輸入失調電壓是您必須施加到一個(gè)輸入端子上的電壓，以補償不匹配，從而對于0 V輸入實(shí)現0 V輸出。
失調電壓是有問(wèn)題的，因為它會(huì )導致運算放大器偏離理想化模型，從而產(chǎn)生更好的結果并且更加人性化。此外，無(wú)法高精度地預測這種偏差的嚴重性：只有在參考典型或最大偏置電壓時(shí)，數據表才能使用一個(gè)數字來(lái)描述偏置電壓。
為了更完整地了解失調電壓行為，您需要查看表征許多（相同零件號）器件的情況下獲得的分布。
我將AD8606運放用于電流泵仿真。AD8606數據表提供以下圖表，以幫助我們了解該器件號的失調電壓值的分布：
分布的形狀類(lèi)似于正態(tài)（aka高斯）分布的形狀，這并不奇怪，因為當測量值受多個(gè)隨機變化的參數影響時(shí)，我們期望正態(tài)分布。
模擬輸入失調電壓
如果要在電路分析中加入失調電壓，則可以在運算放大器的正或負輸入端子上串聯(lián)一個(gè)直流電壓源。結果是電路模型看起來(lái)像這樣：
橙色運算放大器是理想的運算放大器，或者至少是沒(méi)有失調電壓的運算放大器。紅色運算放大器代表了我們通過(guò)將理想運算放大器與直流電壓源相結合而創(chuàng )建的“更逼真的”運算放大器。
如果必須選擇一個(gè)值，則電壓源的值通常為典型偏移電壓或最大偏移電壓。在SPICE仿真中，我們可以選擇許多不同的值。
模擬失調電壓的影響
的MC功能，然而，根據均勻分布產(chǎn)生的隨機數。我們想要具有正態(tài)分布的隨機數，因此我們將改用高斯函數。這是電路：
我的目的是僅分析失調電壓的影響。所有電阻均設置為無(wú)容差的標稱(chēng)值，并且運算放大器是LTspice的理想單極運算放大器，而不是對應于實(shí)際元件的宏模型。
我希望失調電壓能夠反映出實(shí)際運放中可能會(huì )看到的變化，并且由于我在先前的仿真中使用了AD8606，因此我決定根據AD8606的失調電壓特性來(lái)設計此仿真。換句話(huà)說(shuō)，我試圖近似由本文前面介紹的直方圖傳達的偏移電壓分布。
AD8606數據手冊提供的典型失調電壓值為20μV，因此我將其用作代表失調電壓的電源的標稱(chēng)值。傳遞給高斯函數的參數是隨機生成數字的標準偏差。因此，我的偏移電壓值定義為{20μ+ gauss（50μ）}，這意味著(zhù)高斯分布的平均值為20μV，標準偏差為50μV。
均值和標準差的這種組合產(chǎn)生的分布與AD8606報告的直方圖相當合理?？梢允褂孟嗤募夹g(shù)來(lái)近似任何具有近似正態(tài)分布偏移電壓值的運算放大器部件號的偏移電壓規格-您僅需要根據需要更改平均值和/或標準偏差。