最近使用OPA858运放芯片做反相放大电路时遇见一个输入失调电压造成的问题:在电路通电后,通过示波器探测输入端,可以发现一个40mv左右的电平,再探测运放的输出端就会发现这个电平被放大到了400mv左右。我的输入信号是-10~-20mv的脉冲,输入后再探测输入端信号可以发现输入信号叠加在了40mv的电平上,反相放大后的信号也是叠加在了400mv的电平上,完全偏离了所要的放大效果。测试波形图如下:(其中蓝色波形为运放输出,绿色波形为运放输入)        

一、输入失调电压Vos

1.1 概念

        理想情况下,当运放两个输入端的输入电压相同时,运放的输出电压应为0V,但实际情况确是,即使两输入端的电压相同,放大电路也会有一个小的电压输出。

        当然严格的定义应为,为了使运放的输出电压等于0,必需在运放两个输入端加一个小的电压。这个需要加的小电压即为输入失调电压Vos。注意:Vos是为了使输出电压为0而加的输入电压。

1.2 来源

        打开运放芯片深入内部分析可以知道:运放的输入失调电压来源于运放差分输入级两个三级管的不匹配。受工艺水平的限制,这个不匹配是不可避免的。

        关于在德州仪器的放大器论坛上看到的一个分享,粘贴在下面:

        “曾经请教过资深的运放设计工程师,据他讲,两个管子的匹配度在一定范围内是与管子的面积的平方根成正比,也就是说匹配度提高为原来的两倍。面积要增加四倍,当到达一个水平时,即使再增加面积也不会提高匹配度了。提高面积是要增加IC的成本的哦。所在有一个常被使用的办法,就是在运放生产出来后,进行测试,然后再Trim(可以理解为调校了)。这样就能使运放的精度大在提高。当然,测试和Trim都是需要成本的哦。所以精密运放的价格都比较贵。这段只当闲聊,呵呵。”

1.3 Vos的温漂

        对于Vos的温漂简单来说就是相同的运放芯片在不同的温度下,Vos有不同的值。

        当温度变化时,输入失调电压温漂的定义为:

        根据25摄氏度下测出的Vos以及温度变化情况就能得到对应温度的Vos。

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