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鄭薈民
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放大器Vos失調電壓的產生與影響
多級放大器電路中Vos失調電壓的評估方法
放大器Vos 失調電壓的測試與處理方法
放大器偏置電流Ib需要完整的直流回路
一種便于實現的放大器偏置電流Ib測量方法與仿真
偏置電流、失調電流與噪聲增益對輸出直流噪聲的影響
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一種便于實現的放大器偏置電流Ib測量方法與仿真

    本篇介紹一個種不依賴昂貴檢測設備的偏置電流測試方法,同時配合LTspice仿真增強理解。工程師可以在普通實驗室環境中,根據該方法調整放大器局部電路實現偏置電流的準確測量。

    如圖2.36為ADA4077的偏置電流測試電路,R1、R2是串聯在放大器輸入端的1MΩ電阻,用于感應Ib+與Ib-,通過控制開關S1和S2通斷的狀態,分別測量Vos、Ib+、Ib-單獨或者組合情況下,作為激勵產生相應的輸出直流噪聲,進而計算出Ib+、Ib-,并最終得到Ib及Ios,測試操作如下:

圖2.36偏置電流測試電路

    步驟一,測試放大器的輸入失調電壓對輸出直流誤差電壓的應影響。將開關S1和S2全部閉合,由于兆歐級電阻R1,R2被開關短路,Ib-流經R3、Ib+流經R5所引起的誤差電壓相比于失調電壓誤差通常小于1%。因此,近似認為該狀態下測量的放大器輸出電壓Vo1是由輸入失調電壓Vos所導致,關系如式2-18。

  如圖2.37,Vo1瞬態分析結果為-34.347mV,由于Gn為1001,代入式2-18計算Vos為-34.347μV。

圖2.37 ADA4077 Vos導致的輸出直流誤差電壓仿真結果

    步驟二,打開開關S2,開關S1保持閉合,此時待測放大器的Ib+流入R2,在放大器的同相輸入端形成一個附加失調電壓VIb+,它與放大器Vos共同在電路噪聲增益的作用下,產生輸出直流誤差電壓為Vo2,如式2-19。

  Ib+的電流流向為: 地->R5并聯R6->R2->ADA4077同相輸入端,計算Ib+如式2-20。

  如圖2.38,Vo2瞬態分析結果為-710.009mV,代入式2-19可計算VIb+為-0.76495mV。再將VIb+代入式2-20,計算Ib+為0.6756nA。

圖2.38 ADA4077Vos與Ib+導致的輸出直流誤差電壓仿真結果

  步驟三,閉合開關S2,打開開關S1,Ib-在R3與R1連接端形成另一個附加失調電壓VIb-,它與放大器的Vos共同在電路噪聲增益的作用下,產生輸出直流誤差電壓為Vo3,如式2-21。

 Ib-的電流流向為VIb->R1->ADA4077反相相輸入端,可得式2-22。

  如圖2.39, Vo3瞬態分析結果為307.316mV,代入式2-21得到VIb-為0.34166mV。再將VIb-代入式2-22,計算得到Ib-為0.341663nA。

圖2.39 ADA4077Vos與Ib-導致的輸出直流誤差電壓仿真結果

  將Ib-、Ib+代入式2-11、2-12,計算ADA4077的輸入偏置電流、失調電流分別為:

  對照圖2.2,仿真計算結果在ADA4077輸入偏置電流,失調電流的范圍中。

圖2.2 ADA4077 偏置電流等靜態參數

  該測試方法是包括失調電壓測量與偏置電流測量。所以,偏置電流實際測量的中同樣需要注意的供電電源的清潔等問題(參考《放大器Vos 失調電壓的測試與處理方法》),避免在測試中因為操作不當引入誤差。

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