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電路設(shè)計模擬運算放大器的失調(diào)電壓變化
如今，我們經(jīng)?？梢哉业骄哂邢鄬τ谙到y(tǒng)要求而言非常低的典型失調(diào)電壓的運算放大器。如果這些運放之一適合項目預(yù)算，則在設(shè)計過程中我們幾乎不需要考慮失調(diào)電壓。
但是，有時運放操作的這種非理想方面會以明顯的方式影響電路的性能。本文的目的是提出一種通過SPICE仿真分析失調(diào)電壓影響的方法。
下圖提供了該電路的原理圖和理論輸入-輸出關(guān)系。
什么是輸入失調(diào)電壓？
運算放大器內(nèi)部不可避免的組件失配會導(dǎo)致0 V差分輸入產(chǎn)生非零的正或負(fù)輸出電壓。輸入失調(diào)電壓是您必須施加到一個輸入端子上的電壓，以補償不匹配，從而對于0 V輸入實現(xiàn)0 V輸出。
失調(diào)電壓是有問題的，因為它會導(dǎo)致運算放大器偏離理想化模型，從而產(chǎn)生更好的結(jié)果并且更加人性化。此外，無法高精度地預(yù)測這種偏差的嚴(yán)重性：只有在參考典型或最大偏置電壓時，數(shù)據(jù)表才能使用一個數(shù)字來描述偏置電壓。
為了更完整地了解失調(diào)電壓行為，您需要查看表征許多（相同零件號）器件的情況下獲得的分布。
我將AD8606運放用于電流泵仿真。AD8606數(shù)據(jù)表提供以下圖表，以幫助我們了解該器件號的失調(diào)電壓值的分布：
分布的形狀類似于正態(tài)（aka高斯）分布的形狀，這并不奇怪，因為當(dāng)測量值受多個隨機變化的參數(shù)影響時，我們期望正態(tài)分布。
模擬輸入失調(diào)電壓
如果要在電路分析中加入失調(diào)電壓，則可以在運算放大器的正或負(fù)輸入端子上串聯(lián)一個直流電壓源。結(jié)果是電路模型看起來像這樣：
橙色運算放大器是理想的運算放大器，或者至少是沒有失調(diào)電壓的運算放大器。紅色運算放大器代表了我們通過將理想運算放大器與直流電壓源相結(jié)合而創(chuàng)建的“更逼真的”運算放大器。
如果必須選擇一個值，則電壓源的值通常為典型偏移電壓或最大偏移電壓。在SPICE仿真中，我們可以選擇許多不同的值。
模擬失調(diào)電壓的影響
的MC功能，然而，根據(jù)均勻分布產(chǎn)生的隨機數(shù)。我們想要具有正態(tài)分布的隨機數(shù)，因此我們將改用高斯函數(shù)。這是電路：
我的目的是僅分析失調(diào)電壓的影響。所有電阻均設(shè)置為無容差的標(biāo)稱值，并且運算放大器是LTspice的理想單極運算放大器，而不是對應(yīng)于實際元件的宏模型。
我希望失調(diào)電壓能夠反映出實際運放中可能會看到的變化，并且由于我在先前的仿真中使用了AD8606，因此我決定根據(jù)AD8606的失調(diào)電壓特性來設(shè)計此仿真。換句話說，我試圖近似由本文前面介紹的直方圖傳達的偏移電壓分布。
AD8606數(shù)據(jù)手冊提供的典型失調(diào)電壓值為20μV，因此我將其用作代表失調(diào)電壓的電源的標(biāo)稱值。傳遞給高斯函數(shù)的參數(shù)是隨機生成數(shù)字的標(biāo)準(zhǔn)偏差。因此，我的偏移電壓值定義為{20μ+ gauss（50μ）}，這意味著高斯分布的平均值為20μV，標(biāo)準(zhǔn)偏差為50μV。
均值和標(biāo)準(zhǔn)差的這種組合產(chǎn)生的分布與AD8606報告的直方圖相當(dāng)合理?？梢允褂孟嗤募夹g(shù)來近似任何具有近似正態(tài)分布偏移電壓值的運算放大器部件號的偏移電壓規(guī)格-您僅需要根據(jù)需要更改平均值和/或標(biāo)準(zhǔn)偏差。