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博文連載：看一個(gè)TI老工程師如何馴服精密放大器 在單片IC設計過(guò)程中，我們常常會(huì )竭盡所能地對內部組件進(jìn)行精確的匹配。例如，精確匹配運算放大器的輸入晶體管，旨在獲得低失調電壓。如果我們必須使用屬于我們自己的離散晶體管運算放大器，則我們會(huì )得到 30mV 甚至更高的失調電壓。精確匹配組件的這種能力包括片上電阻器的使用。 集成差動(dòng)放大器利用高精度片上電阻器匹配和激光修整。這些集成器所擁有的卓越的共模抑制性能，有賴(lài)于精心設計集成電路的精確匹配和溫度追蹤能力。圖1 顯示了如 INA133 等差動(dòng)放大器的常用方法，其對一個(gè)低電阻分流器的電壓進(jìn)行測量，從而監測負載的電流。要想抑制10V 共模電壓Vs，兩個(gè)輸入端增益必須完全相等并且極性相反。 
圖 1 中，我假設為一個(gè)理想的運算放大器，但輸入電阻相互偏差 ±3Ω，并且其25kΩ 額定值中存在 ±0.012% 不匹配。這種非常小的電阻誤差，會(huì )產(chǎn)生 1.2mV 的10V 共模電壓誤差。由于分流器電阻的電壓為零，10V 共模電壓引起的偏移為 1.2mV。在大多數應用中，這是可以接受的，也即常用 50mV 滿(mǎn)量程分流器電壓 2.4% 偏移誤差。但是，如果您使用常見(jiàn) 1% 或者甚至 0.1% 電阻器的差動(dòng)放大器，則請您仔細檢查誤差：
如圖 1 所示，該表格假設四個(gè)電阻器中的兩個(gè)方向相反，并達到其最大容限，這是對潛在誤差的合理估計。如果所有四個(gè)電阻器的偏差都達到極限，則這些誤差翻倍，但這種情況不可能出現。 本例還表明了保持低電源阻抗以及匹配這些差動(dòng)放大器的重要性。錯配電源阻抗帶來(lái)的額外 ±3Ω，可能會(huì )產(chǎn)生不可接受的誤差。 值得注意的是，INA133 的內部電阻器并未精確至絕對值。25kΩ 值的精確度僅大約為 ±15%。在獲得電阻器輸入端大小相同（極性相反）增益的過(guò)程中，R1/R2 和 R3/R4 兩個(gè)比率至關(guān)重要。內部差動(dòng)放大器起到大多數儀表放大器輸出級的作用，其存在相同的問(wèn)題。 現在，知道這些集成匹配內部電阻器的值以后，我們再做一次回顧。稍后，我們將討論如何利用常見(jiàn) 1% 電阻器和優(yōu)秀運算放大器構建一個(gè)完美的差動(dòng)放大器。 |
