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用SPICE模型仿真失调电压

时间:2019-09-17 作者:Bruce Trump 资深模拟工程师 阅读:
失调电压对电路的影响并不是都很明显。直流失调电压很容易利用OP放大器的SPICE模型来仿真,但是一般只能预测到某个芯片的失调电压的影响。在不同的器件之间,结果又会有怎样的变化呢?

失调电压对电路的影响并不是都很明显。直流失调电压很容易利用OP放大器的SPICE模型来仿真,但是一般只能预测到某个芯片的失调电压的影响。在不同的器件之间,结果又会有怎样的变化呢?

我们利用改进型的Howland电流源(如figure1)给出一个例子。连接到正、反相输入端的反馈也许会让我们对运放失调电压如何给电路带来的误差产生疑问。OPA548是一款很强的功放,其最大5A的电流输出能力以及60V供电的能力使其经常用于Howland电路。但它最大高达10mV的失调电压会对整个电路的输出电流产生何种影响呢?

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在仿真前,有个很好的机会来练习best practice with SPICE,你们认为有了10mV的输入失调电压后,输出电流将是多少?

运放的失调电压模型是串联一个电压源在其中一个输入引脚上。所以在SPICE里我们仅仅需要等效的串入一个电压源串联在其中一个输入引脚上而引起输入失调电压的改变后观察输出的影响。在理想运放模型下,输入V1和V2为0时,输出电流也为0,但是实际上,输入失调电压将等效一个微小的输入信号。进行Vx=0和Vx=10mV的直流特性仿真,然后记录由于Vx变化而引起的输出电流变化。Vx变化带来的输出电流的变化表明了失调电压对整个电路的影响。当然,失调电压也可能是负值。

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仿真Vx=0时,输出的失调来源于OPA548的模型定义的2.56mV失调电压,这部分不会作为本次仿真增加的失调电压。我们的模型中大部分有一个失调电压参数且等于这些运放的失调电压典型值。在一些电路中,其他输出失调的来源有输入偏置电流或者输入失调电流,这些因素会对总的失调带来额外的影响。

您预测失调电流是多少呢?改进的Howland电路本质上由电阻R5和一个减法放大器电路(4个电阻和1个运放组成)组成。这个单位增益的减法放大器(四个电阻阻值相同)使得输入差分电压(V2-V1)加在了R5上,导致电流流过负载。然而,失调电压加在了正向输入端,正如正向放大器一样被放大了两倍(G=1+R2/R1)。因此,由于10mV的失调电压在R5两端产生了20mV的电压,并产生了一个20mA的输出失调电流。若改成-10mV的失调电压则会产生一个-20mA的输出电流(电流从负载倒灌)。

好的,也许你直观的看到了这点,也许没有。无论如何,SPICE模型让我们确定或得到了答案。

翻译: TI信号链工程师 Michael Huang (黄翔)

查看更多请点击:《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器

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