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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 失調電壓對電路的影響并不是都很明顯。直流失調電壓很容易利用OP放大器的SPICE模型來(lái)仿真，但是一般只能預測到某個(gè)芯片的失調電壓的影響。在不同的器件之間，結果又會(huì )有怎樣的變化呢？ 我們利用改進(jìn)型的Howland電流源（如figure1）給出一個(gè)例子。連接到正、反相輸入端的反饋也許會(huì )讓我們對運放失調電壓如何給電路帶來(lái)的誤差產(chǎn)生疑問(wèn)。OPA548 是一款很強的功放，其最大5A的電流輸出能力以及60V供電的能力使其經(jīng)常用于Howland電路。但它最大高達10mV的失調電壓會(huì )對整個(gè)電路的輸出電流產(chǎn)生何種影響呢？ 
在仿真前，有個(gè)很好的機會(huì )來(lái)練習best practice with SPICE ，你們認為有了10mV的輸入失調電壓后，輸出電流將是多少？ 運放的失調電壓模型是串聯(lián)一個(gè)電壓源在其中一個(gè)輸入引腳上。所以在SPICE里我們僅僅需要等效的串入一個(gè)電壓源串聯(lián)在其中一個(gè)輸入引腳上而引起輸入失調電壓的改變后觀(guān)察輸出的影響。在理想運放模型下，輸入V1和V2為0時(shí)，輸出電流也為0，但是實(shí)際上，輸入失調電壓將等效一個(gè)微小的輸入信號。進(jìn)行Vx=0和Vx=10mV的直流特性仿真，然后記錄由于Vx變化而引起的輸出電流變化。Vx變化帶來(lái)的輸出電流的變化表明了失調電壓對整個(gè)電路的影響。當然，失調電壓也可能是負值。
仿真Vx=0時(shí)，輸出的失調來(lái)源于OPA548 的模型定義的2.56mV失調電壓，這部分不會(huì )作為本次仿真增加的失調電壓。我們的模型中大部分有一個(gè)失調電壓參數且等于這些運放的失調電壓典型值。在一些電路中，其他輸出失調的來(lái)源有輸入偏置電流或者輸入失調電流，這些因素會(huì )對總的失調帶來(lái)額外的影響。 您預測失調電流是多少呢？改進(jìn)的Howland電路本質(zhì)上由電阻R5和一個(gè)減法放大器電路（4個(gè)電阻和1個(gè)運放組成）組成。這個(gè)單位增益的減法放大器（四個(gè)電阻阻值相同）使得輸入差分電壓（V2-V1）加在了R5上，導致電流流過(guò)負載。然而，失調電壓加在了正向輸入端，正如正向放大器一樣被放大了兩倍(G=1+R2/R1)。因此，由于10mV的失調電壓在R5兩端產(chǎn)生了20mV的電壓，并產(chǎn)生了一個(gè)20mA的輸出失調電流。若改成-10mV的失調電壓則會(huì )產(chǎn)生一個(gè)-20mA的輸出電流（電流從負載倒灌）。 好的，也許你直觀(guān)的看到了這點(diǎn)，也許沒(méi)有。無(wú)論如何，SPICE模型讓我們確定或得到了答案。 |
